(57)【要約】【課題】逆洗をした後の水を排出する必要がなく、系内への水の補給を少なくすることができる閉鎖式水循環システムの水浄化装置を提供する。【解決手段】閉鎖式水循環システムの水循環経路１に、固形分除去槽２１と、ろ材２を充填したろ過槽３と、循環ポンプ２３とを接続し、循環ポンプ２３によって水を水循環経路１に循環させながら水を固形分除去槽２１からろ過槽３に通してろ過するろ過運転と、ろ過槽３内のろ材２を攪拌洗浄してろ材２に付着する固形分を剥離する逆洗運転とが行なわれる水浄化装置に関する。ろ過槽３内の水位が固形分除去槽２１内の水位より高くなるようにろ過槽３と固形分除去槽２１とを配置する。逆洗運転の際にろ過槽３内に水を吐出してろ材２を攪拌洗浄する逆洗用吐出路１５を水循環経路１から分岐して設ける。逆洗運転の際にろ過槽３の水を固形分除去槽５に返送する逆洗用返送路１６をろ過槽３と固形分除去槽２１の間に設ける。【選択図】      図１
2005013865.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉鎖式水循環システムの水循環経路に、水中の固形分を除去する固形分除去槽と、ろ材を充填したろ過槽と、循環ポンプとを接続して形成され、循環ポンプによって水を水循環経路に循環させながら水を固形分除去槽からろ過槽に通してろ過槽のろ材でろ過するろ過運転と、ろ過槽内のろ材を攪拌洗浄してろ材に付着する固形分を剥離する逆洗運転とが行なわれる水浄化装置において、水循環経路に水の流れ方向に沿って固形分除去槽、循環ポンプ、ろ過槽の順に接続し、ろ過槽内の水位が固形分除去槽内の水位より高くなるようにろ過槽と固形分除去槽とを配置し、逆洗運転の際にろ過槽内に水を吐出してろ材を攪拌洗浄する逆洗用吐出路を循環ポンプとろ過槽の間において水循環経路から分岐して設けると共に、逆洗運転の際にろ過槽の水を固形分除去槽に返送する逆洗用返送路をろ過槽と固形分除去槽の間に設けて成ることを特徴とする閉鎖式水循環システムの水浄化装置。
【請求項２】
逆洗運転時に固形分除去槽内の水位に応じて作動される開閉バルブを逆洗用返送路に設けたことを特徴とする請求項１に記載の閉鎖式水循環システムの水浄化装置。
【請求項３】
ろ過槽の底部に開閉弁で開閉される排出口を介して固形分貯溜槽を接続して設けると共に上記逆洗用返送路を固形分貯溜槽と固形分除去槽との間に接続し、逆洗運転は、ろ材を攪拌してろ材に付着する固形分を剥離する攪拌ステップ、ろ過槽内を静置状態にして剥離された固形分をろ過槽の底部に沈降させる静置ステップ、ろ過槽の底部に沈降した固形分を排出口から固形分貯溜槽に排出させる排出ステップの順に行なわれ、開閉弁は、攪拌ステップで排出口を開放し、静置ステップで排出口を閉塞し、固形分貯溜槽内の水を固形分除去槽に返送して排出した後に排出ステップで排出口を開放するように作動することを特徴とする請求項１又は２に記載の閉鎖式水循環システムの水浄化装置。
【請求項４】
固形分貯溜槽には空気抜き管が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の閉鎖式水循環システムの水浄化装置。
【請求項５】
開閉弁は、空気の注入による浮上と空気の排出による沈降によって排出口を開閉することを特徴とする請求項３又は４に記載の閉鎖式水循環システムの水浄化装置。
【請求項６】
開閉弁は、ろ過槽の底部に設けられた排出口に密接・離間して開閉する中空の弁体と、弁体に上方へ突出して設けられ、弁体に空気を注入・排出する中空軸とから形成されていることを特徴とする請求項５に記載の閉鎖式水循環システムの水浄化装置。
【請求項７】
開閉弁の中空軸を上下動自在に挿通して保持するガイド筒をろ過槽に設けたことを特徴とする請求項６に記載の閉鎖式水循環システムの水浄化装置。
【請求項８】
ろ過槽の上部内と下部内にろ材の流動を規制するろ材押えとろ材受けを張設し、ガイド筒をこのろ材押えとろ材受けで保持したことを特徴とする請求項７に記載の閉鎖式水循環システムの水浄化装置。
【請求項９】
ろ過槽の底部内に複数本のガイド棒を立設し、ガイド棒間に開閉弁の弁体を上下動自在に配置したことを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載の閉鎖式水循環システムの水浄化装置。
【請求項１０】
開閉弁の弁体の排出口への接触面を球面に形成したことを特徴とする請求項６乃至９のいずれかに記載の閉鎖式水循環システムの水浄化装置。
【請求項１１】
開閉弁の弁体に上下に貫通して上下両端が開口した洗浄用管を設け、洗浄用管の下部を排出口を通して固形分貯溜槽内に配置すると共に洗浄用管の下端部を固形分貯溜槽の内側面に向けて屈曲したことを特徴とする請求項６乃至１０のいずれかに記載の閉鎖式水循環システムの水浄化装置。
【請求項１２】
固形分貯溜槽を球形に形成したことを特徴とする請求項３乃至１１のいずれかに記載の閉鎖式水循環システムの水浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水を閉鎖循環系で飼育水槽に循環させながら魚介類を飼育するようにした魚介類の養殖装置など、閉鎖式水循環システムにおいて水を清浄化するために用いられる水浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
水を閉鎖循環系で飼育水槽に循環させながら魚介類を飼育するようにした魚介類の養殖装置など、水を閉鎖的に循環させる水循環システムでは、水循環経路に設けられる水浄化設備で水を清浄化しながら循環させることによって、水を大量に補給する必要なく運転をすることができるようになっている。
【０００３】
この水浄化設備としては、水中の固形分をフィルターを通して除去する固形分除去槽や、ろ材を充填したろ過槽などを用いることが多い。ろ過槽のろ材は、プラスチックなどで形成される粒状の担体に硝化菌などの微生物を繁殖させたものであり、水循環経路を循環する水をろ過槽に通過させる際に、例えば水中のアンモニアをろ材の硝化菌で硝化して、魚介類の飼育に障害がない程度に水を生物的に浄化することができるものである。また水に含まれる浮遊物質（ＳＳ等）などの固形分がろ材の表面に付着することによって、水中の固形分をろ過することもできるものである。
【０００４】
このようなろ材を充填したろ過槽において、水中の浮遊物質がろ材の表面に付着して固形分として堆積してくると、ろ材によるアンモニアの硝化処理など水の浄化効率が落ちるおそれがある。そこで、ろ過槽に通常のろ過運転時の水の流れとは逆向きに水を流したり、ろ過槽にエアーを吹き込んだりして、ろ過槽内でろ材を強く攪拌することによって、ろ材の表面に付着して堆積している固形分を剥離させる逆洗が行なわれている（例えば特許文献１等参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−３４３８５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のろ過槽の逆洗運転は、ろ過槽への水の流入及び流出を停止させた状態で行なわれるものであり、逆洗することによってろ材から剥離した固形分でろ過槽内の水は汚れた状態になる。このため一般に、逆洗運転を行なった後、ろ過槽内の水を総て排出し、この後に通常のろ過運転に戻るようになっている。
【０００７】
しかし、このように逆洗運転の度にろ過槽内の水を排出すると、閉鎖式水循環システムの系内の水の量が少なくなるので、水を度々補充する必要がある。従って水の補給量が少なくて済むという閉鎖式水循環システムのメリットが大きく減じられることになるものである。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、逆洗をした後の水を排出する必要がなく、系内への水の補給を少なくすることができる閉鎖式水循環システムの水浄化装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る閉鎖式水循環システムの水浄化装置は、閉鎖式水循環システムの水循環経路１に、水中の固形分を除去する固形分除去槽２１と、ろ材２を充填したろ過槽３と、循環ポンプ２３とを接続して形成され、循環ポンプ２３によって水を水循環経路１に循環させながら水を固形分除去槽２１からろ過槽３に通してろ過槽３のろ材２でろ過するろ過運転と、ろ過槽３内のろ材２を攪拌洗浄してろ材２に付着する固形分を剥離する逆洗運転とが行なわれる水浄化装置において、水循環経路１に水の流れ方向に沿って固形分除去槽２１、循環ポンプ２３、ろ過槽３の順に接続し、ろ過槽３内の水位が固形分除去槽２１内の水位より高くなるようにろ過槽３と固形分除去槽２１とを配置し、逆洗運転の際にろ過槽３内に水を吐出してろ材２を攪拌洗浄する逆洗用吐出路１５を循環ポンプ２３とろ過槽３の間において水循環経路１から分岐して設けると共に、逆洗運転の際にろ過槽３の水を固形分除去槽２１に返送する逆洗用返送路１６をろ過槽３と固形分除去槽２１の間に設けて成ることを特徴とするものである。
【００１０】
この発明によれば、固形分除去槽２１の水を循環ポンプ２３で逆洗用吐出路１５を通してろ過槽３に吐出させることによって、ろ過槽３内のろ材２を逆洗することができると共に、逆洗して汚れたろ過槽３内の水を逆洗用返送路１６を通して固形分除去槽２１に返送し、固形分を固形分除去槽２１で除去することができるものであり、逆洗をした後の水を排出する必要がなくなって、閉鎖式水循環システムへの水の補給を少なくすることができるものである。しかもろ過槽３の水は水位の高低差で自然流下してろ過槽３から固形分除去槽２１に返送されるものであり、ポンプで水を返送する場合のように固形分がポンプで破砕されるようなことがなくなり、固形分除去槽２１での固形分の捕捉効率が高くなって、固形分を効率良く除去することができるものである。
【００１１】
また請求項２の発明は、請求項１において、逆洗運転時に固形分除去槽２１内の水位に応じて作動される開閉バルブ１７を逆洗用返送路１６に設けたことを特徴とするものである。
【００１２】
この発明によれば、固形分除去槽２１内の水位が高すぎる場合には開閉バルブ１７を閉じるように制御すると共に、固形分除去槽２１の水位が低すぎる場合には開閉バルブ１７を開けるように制御することによって、固形分除去槽２１の水位を適正な範囲に保持することができるものである。
【００１３】
また請求項３の発明は、請求項１又は２において、ろ過槽３の底部に開閉弁６で開閉される排出口４を介して固形分貯溜槽５を接続して設けると共に上記逆洗用返送路１６を固形分貯溜槽５と固形分除去槽２１との間に接続し、逆洗運転は、ろ材２を攪拌してろ材２に付着する固形分を剥離する攪拌ステップ、ろ過槽３内を静置状態にして剥離された固形分をろ過槽３の底部に沈降させる静置ステップ、ろ過槽３の底部に沈降した固形分を排出口４から固形分貯溜槽５に排出させる排出ステップの順に行なわれ、開閉弁６は、攪拌ステップで排出口４を開放し、静置ステップで排出口４を閉塞し、固形分貯溜槽５内の水を固形分除去槽２１に返送して排出した後に排出ステップで排出口４を開放するように作動することを特徴とするものである。
【００１４】
この発明によれば、攪拌ステップでろ材２から剥離させた固形分を静置ステップでろ過槽３の底部に沈降させて集め、この沈降させて集めた固形分を排出ステップで空の固形分貯溜槽５内に水と共に流入させることによって、固形分をろ過槽３から固形分貯溜槽５へと効率良く排出することができるものである。
【００１５】
また請求項４の発明は、請求項３において、固形分貯溜槽５には空気抜き管１４が設けられていることを特徴とするものである。
【００１６】
この発明によれば、固形分貯溜槽５内の圧力を大気圧に保持することができ、固形分貯溜槽５からの水の排出や、ろ過槽３から固形分貯溜槽５への水の流入をスムーズに行なわせることができるものである。
【００１７】
また請求項５の発明は、請求項３又は４において、開閉弁６は、空気の注入による浮上と空気の排出による沈降によって排出口４を開閉することを特徴とするものである。
【００１８】
この発明によれば、電動機構などを用いる必要なく、空気の注入・排出の機構で排出口４を開閉することができるものである。
【００１９】
また請求項６の発明は、請求項５において、開閉弁６は、ろ過槽３の底部に設けられた排出口４に密接・離間して開閉する中空の弁体７と、弁体７に上方へ突出して設けられ、弁体７に空気を注入・排出する中空軸８とから形成されていることを特徴とするものである。
【００２０】
この発明によれば、中空軸８を通して弁体７に空気を注入・排出して、排出口４を弁体７で開閉することができ、空気の注入・排出の機構で排出口４を開閉することができるものである。
【００２１】
また請求項７の発明は、請求項６において、開閉弁６の中空軸８を上下動自在に挿通して保持したガイド筒９をろ過槽３に設けたことを特徴とするものである。
【００２２】
この発明によれば、弁体７と共に中空軸８が下動する際に、中空軸８が左右方向にぶれることをガイド筒９で抑制することができ、排出口４の位置から左右方向へ弁体７が位置ずれすることを防いで、排出口４を弁体７で確実に閉じることができるものである。
【００２３】
また請求項８の発明は、請求項７において、ろ過槽３の上部内と下部内にろ材２の流動を規制するろ材押え１０とろ材受け１１を張設し、ガイド筒９をこのろ材押え１０とろ材受け１１で保持したことを特徴とするものである。
【００２４】
この発明によれば、ろ材２が流出することを防ぐためにろ過槽３に設けられるろ材押え１０とろ材受け１１を利用して、ガイド筒９を保持することができるものである。
【００２５】
また請求項９の発明は、請求項６乃至８のいずれかにおいて、ろ過槽３の底部内に複数本のガイド棒１２を立設し、ガイド棒１２間に開閉弁６の弁体７を上下動自在に配置したことを特徴とするものである。
【００２６】
この発明によれば、弁体７が左右方向へ位置ずれすることをガイド棒１２で抑制することができ、排出口４の位置から左右方向へ弁体７が位置ずれすることなく下動させて、排出口４を弁体７で確実に閉じることができるものである。
【００２７】
また請求項１０の発明は、請求項６乃至９のいずれかにおいて、開閉弁６の弁体７の排出口４への接触面を球面に形成したことを特徴とするものである。
【００２８】
この発明によれば、円形に形成される排出口４の開口縁に弁体７を線接触させて密着させることができ、弁体７で排出口４を閉じる際のシール性を高く得ることができるものである。
【００２９】
また請求項１１の発明は、請求項６乃至１０のいずれかにおいて、開閉弁６の弁体７に上下に貫通して上下両端が開口した洗浄用管１３を設け、洗浄用管１３の下部を排出口４を通して固形分貯溜槽５内に配置すると共に洗浄用管１３の下端部を固形分貯溜槽５の内側面に向けて屈曲したことを特徴とするものである。
【００３０】
この発明によれば、固形分貯溜槽５内の水を排出すると、ろ過槽３内と固形分貯溜槽５内との圧力差によって、ろ過槽３内の水が洗浄用管１３を通過して固形分貯溜槽５内に吐出されるものであり、この吐出水によって固形分貯溜槽５の内面を自動的に洗浄することができるものである。
【００３１】
また請求項１２の発明は、請求項３乃至１１のいずれかにおいて、固形分貯溜槽５を球形に形成したことを特徴とするものである。
【００３２】
この発明によれば、固形分貯溜槽５の内面を球面に形成することができ、固形分貯溜槽５の内面の洗浄を容易に行なうことができるものである。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００３４】
図１は閉鎖式水循環システムの一例として挙げる魚介類の養殖装置を示すものであり、魚介類を飼育する飼育水槽２０の底部に水循環経路１が接続してある。この水循環経路１には固形分除去槽（ＳＳ除去槽）２１、水位検出槽２２、循環ポンプ２３、ろ過槽３が、水の流れる方向に沿ってこの順に接続してある。
【００３５】
固形分除去槽２１には回転駆動されるドラムフィルター２５などが設けられているものであり、水循環経路１を通して循環される飼育水槽２０の水は、固形分除去槽２１に流入してドラムフィルター２５を通過する際にろ過され、水中の浮遊物質（ＳＳ）など固形分が除去されるようになっている。ドラムフィルター２５の回転駆動は制御盤２６によって電気的に制御できるようになっている。また水位検出槽２２は固形分除去槽２１に隣接して接続してあり、水位検出槽２２の水位は固形分除去槽２１の水位と同じである。そして水位検出槽２２には下端の高さが異なる複数本の水位センサ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ…が設けてあり、固形分除去槽２１の水位を水位検出槽２２の水位センサ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ…で検出することができるようにしてある。
【００３６】
固形分除去槽２１で浮遊物質（ＳＳ）など固形分が除去された水は循環ポンプ２３の作用で水循環経路１を通してろ過槽３に供給され、後述のようにろ過槽３で清浄化される。ろ過槽３の上部には水循環経路１の一部をなす返送配管２８が接続してあり、ろ過槽３で清浄化された水は返送配管２８から飼育水槽２０に返送されるようにしてある。飼育水槽２０と固形分除去槽２１との間の水循環経路１に開閉バルブ２７が、循環ポンプ２３とろ過槽３との間の水循環経路１に開閉バルブ２９が、また返送配管２８に開閉バルブ３０がそれぞれ設けてあり、ろ過槽３に水を通して清浄化するろ過運転のときには、開閉バルブ２９，３０は開放させるようにしてある。３１は水循環経路１に設けられた逆止弁である。
【００３７】
図２及び図３はろ過槽３の構成の一例を示すものであり、ろ過槽３は上面が開口すると共に底部が逆円錐部３ａで閉塞された円筒体として形成してある。３８は逆円錐部３ａの下面に放射状に設けた補強板である。ろ過槽３の中央部の下側には固形分貯溜槽５が配置してあり、ろ過槽３の逆円錐部３ａの中央に形成した円形の排出口４にこの固形分貯溜槽５を接続してある。固形分貯溜槽５の形状は特に限定されるものではないが、全体を中空の球形に形成して内周面が球面に形成されるようにするのが好ましい。固形分貯溜槽５はろ過槽３よりも十分に小さい容積に形成されるものであり、例えば、ろ過槽３を直径１５００ｍｍ、高さ２３００ｍｍの大きさに形成した場合、固形分貯溜槽５は直径６００ｍｍに形成されるものである。
【００３８】
ろ過槽３の下部に設けた固形分貯溜槽５の下端には逆洗用返送路１６の一端が接続してあり、この逆洗用返送路１６の他端は固形分除去槽２１と開閉バルブ２７の間の位置において水循環経路１に分岐接続してある。このように、ろ過槽３と固形分除去槽２１は固形分貯溜槽５を介して逆洗用返送路１６によって接続されるものであり、逆洗用返送路１６には開閉バルブ１７が設けてある。またろ過槽３と固形分貯溜槽５は共に固形分除去槽２１より上方位置に配置してあり、ろ過槽３内の水位が固形分除去槽２１内の水位より高くなるようにしてある。従って、開閉バルブ１７を開放することによって、ろ過槽３内の水を固形分貯溜槽５及び逆洗用返送路１６を通して自然流下で固形分除去槽２１に返送することができるものである。逆洗用返送路１６には固形分貯溜槽５と開閉バルブ１７との間に位置において水抜き口３６が形成してあり、水抜き口３６には水抜きバルブ３７が設けてある。さらに固形分貯溜槽５の上部には空気抜き管１４の一端が接続してあると共に、この空気抜き管１４の他端はろ過槽３の最高水位より上方位置に配置してあり、固形分貯溜槽５内が大気圧に開放されるようにしてある。
【００３９】
ろ過槽３の上端部の外周には全周に亘って受け樋３２が設けてあり、ろ過槽３の上端部の複数箇所に設けたオーバーフロー口３３を介してろ過槽３と受け樋３２とは連通している。この受け樋３２に既述の返送配管２８が接続してある。またオーバーフロー口３３の下側位置においてろ過槽３の上端部内にはパンチングメタル等の穴明き金属板などで形成されるろ材押え１０が張設してある。ろ材押え１０は例えば、ろ過槽３の内周に張り出して設けたフランジ片３４に周縁部を固定することによって取り付けられるものである。さらに逆円錐部３ａの上側位置においてろ過槽３の下端部内には金網などで形成されるろ材受け１１が張設してある。ろ材受け１１は例えば、逆円錐部３ａの上側の段面部に周縁部を固定することによって取り付けられるものである。
【００４０】
そしてこのろ材押え１０とろ材受け１１の間においてろ過槽３内に多数のろ材２が充填してある（図１や図２等には一部のろ材２のみを図示している）。ろ材２はプラスチックなどで形成される粒状の担体からなるものであり、比重が１以上のものでも、１以下のものでもいずれでもよく、その表面には硝化菌などの微生物が繁殖させてある。ろ材２は上方への流動をろ材押え１０で規制されていると共に下方への流動をろ材受け１１で規制されており、ろ材２がろ過槽３から流出しないようにしてある。
【００４１】
ろ過槽３内に設けられる開閉弁６は錘を兼用する弁体７と中空軸８とで形成されるものであり、図４に示すように、弁体７は外形を球形に形成した中空ボール状に形成してある。弁体７の上端には接続筒部４０が突設してあり、この接続筒部４０に剛体の直円管で形成される中空軸８の下端が挿着してある。ろ過槽３の中央部には円筒体で形成されるガイド筒９が縦方向に配置してある。このガイド筒９の上端部はろ材押え１０の中央に開口した孔に通してフランジ体４１で固定してあり、ガイド筒９の下端部はろ材受け１１の中央に開口した孔に通して連結具４２で固定してあり、ガイド筒９の上端と下端をろ材押え１０の上方とろ材受け１１の下方に開口させると共に、ガイド筒９をろ材押え１０とろ材受け１１で保持するようにしてある。そして弁体７をろ材受け１１の下側においてろ過槽３の下端部内に配置すると共に中空軸８をガイド筒９に上下動自在に挿通することによって、ろ過槽３内に開閉弁６を上下動自在に取り付けることができるものであり、開閉弁６が下動するとろ過槽３の底面に形成されている排出口４を図２に実線で示すように弁体７で閉じることができ、また開閉弁６が上動すると排出口４から図２に鎖線で示すように弁体７が離れ、排出口４を開くことができるものである。ここで、上記のように弁体７を球形に形成して弁体７の少なくとも下面を球面に形成することによって、円形に形成される排出口４の開口縁に弁体７を線接触させて密着させることができ、弁体７で排出口４を閉じる際のシール性を高く得ることができるものである。
【００４２】
この弁体７の周囲においてろ過槽３の底部内に複数本（３本以上）のガイド棒１２が立設してある。この各ガイド棒１２の上端間には中央に孔を設けた剛性の穴明き金属板などで形成される当て板６１が取り付けてあり、この当て板６１をろ材受け１１の中央部の下面に重ねた状態で、各ガイド棒１２の上端をろ材受け１１に結合具６２で結合すると共に各ガイド棒１２の下端をろ過槽３の底面に接地させることによって、各ガイド棒１２を取り付けるようにしてある。当て板６１によってろ材受け１１を補強することができると共にガイド棒１２でろ材受け１１の中央部を支えることができるものであり、また当て板６１によって弁体７の上動高さを規制することができるものである。
【００４３】
さらに弁体７の下部には通孔５３が複数箇所に形成してあり、また弁体７を上下に貫通して洗浄用管１３が縦方向に取り付けてある。洗浄用管１３は細管で形成してあり、その内径が逆洗用返送路１６の内径より遥かに小さい寸法に形成されるようにしてある。洗浄用管１３は上下両端が開口しているものであり、その下部は排出口４を通して固形分貯溜槽５内に配置されるようにしてある。この洗浄用管１３の下端部は斜め下方へ屈曲させてあり、下端の開口が固形分貯溜槽５の内周の側壁面に向く吐出ノズル５４が形成されるようにしてある。
【００４４】
また中空軸８のガイド筒９の上方へ突出する上端部には可撓性のホースなどで形成される可撓エア管４４の一端が接続してあり、この可撓エア管４４の他端はエア配管４５に接続してある。エア配管４５は図１に示すように送風機４６に接続されるものであり、エア配管４５には、送風機４６と反対側の端部においてエア抜き用開閉バルブ４７が、送風機４６とエア抜き用開閉バルブ４７との間の位置においてエア供給用開閉バルブ４８がそれぞれ設けてある。エア抜き用開閉バルブ４７とエア供給用開閉バルブ４８の間においてエア配管４５から分岐した接続管部４５ａにスピードコントローラー４９を設けると共に接続管部４５ａの先端に上記の可撓エア管４４が接続されるものである。図１において５０はエア配管４５に設けた逆止弁である。
【００４５】
また、ろ材受け１１の上側位置においてろ過槽３の側部には給水口５９が設けてあり、この給水口５９に水循環経路１が接続してある。この給水口５９と循環ポンプ２３の間の位置において水循環経路１に既述の開閉バルブ２９が設けてある。さらにろ過槽３の側部には、ろ材押え１０とろ材受け１１の間の位置で且つ給水口５９より上側位置において、上下複数の逆洗用ノズル５６が設けてあり、この逆洗用ノズル５６はろ過槽３の周方向の複数箇所に配置してある。循環ポンプ２３と開閉バルブ２９の間の箇所において水循環経路１に逆洗用吐出路１５が分岐してあり、逆止弁５７を介して各逆洗用ノズル５６に逆洗用吐出路１５を接続してある。この逆洗用吐出路１５には開閉バルブ６４が設けてある。さらに、ろ材受け１１の上側位置においてろ過槽３の下部の内周には曝気用散気管６０が配置してあり、この曝気用散気管６０には送風機などが接続してある。
【００４６】
次に、上記のように形成されるろ過槽３を用いて通常のろ過運転を行なう場合について説明する。図１（ａ）及び図３は通常のろ過運転時の状態を示すものである。ろ過運転時には、水循環経路１の開閉バルブ２７，２９，３０を開くと共に逆洗用返送路１６の開閉バルブ１７と逆洗用吐出路１５の開閉バルブ６４は閉じた状態で循環ポンプ２３を作動させるものであり、飼育水槽２０の水は固形分除去槽２１を通過した後に循環ポンプ２３によって給水口５９から図３の矢印のようにろ過槽３に供給される。またろ過運転を行なうに先立って、エア抜き用開閉バルブ４７を閉じると共にエア供給用開閉バルブ４８を開いた状態で送風機４６を作動させ、エア配管４５から可撓エア管４４及び中空軸８を通して開閉弁６の弁体７内にエアを供給し、弁体７内にエアを溜めることによって、その浮力で弁体７を浮上させ、図３に示すようにろ過槽３の底面の排出口４を開口させるようにしてある。このように弁体７を浮上させた後は、エア供給用開閉バルブ４８を閉じると共に送風機４６の作動を停止しても、弁体７内にはエアが溜まっているので、弁体７は浮上したまま保持され、排出口４の開口状態を保持することができる。
【００４７】
そして、曝気用散気管６０から散気してろ材２の表面に繁殖する硝化菌などの好気性微生物に酸素を供給しながら、給水口５９から水をろ過槽３内に供給する。ここで、給水口５９の先端の開口は図５のようにろ過槽３の内周に沿う方向に向けてあり、給水口５９から供給される水によって、ろ過槽３の内周に沿った緩やかな回流が生じるようにしてある。このようにろ過槽３に供給された水は、含有されているアンモニアがろ材２の硝化菌で硝化され、魚介類の飼育に障害がない程度に生物的に浄化されるものであり、また水に含まれる浮遊物質（ＳＳ等）などの固形分はろ材２間を通過する際にろ材２の表面に付着し、浮遊物質などの固形分がろ過される。このようにして清浄化された水は、水面に位置するオーバーフロー口３３から図３の矢印のようにオーバーフローして受け樋３２に流出し、返送配管２８を通して飼育水槽２０に返送されるものである。
【００４８】
このように、通常のろ過運転の際には、ろ材２の表面に浮遊物質などの固形分が付着して堆積するが、ろ材２が水中を浮遊する際に、ろ材２に付着する固形分の一部は剥離し、この固形分は自然沈降する。このように自然沈降した固形分は、ろ材受け１１を通してろ過槽３の底部の逆円錐部３ａ上に沈むが、この固形分は排出口４へ向けて降り傾斜する逆円錐部３ａの上面に沿って排出口４へと移動する。ここで、上記のようにろ過槽３の内周に沿った緩やかな回流が形成されていると、この水の回流と共にスパイラルな方向に固形分が運動して、排出口４に向けてスムーズに移動することができるものである。そしてこのろ過運転時には排出口４は開いているので、固形分は排出口４から自然沈降して固形分貯溜槽５に排出される。ろ過運転時には固形分貯溜槽５の逆洗用返送路１６の開閉バルブ１７は閉じており、固形分は固形分貯溜槽５内に貯溜される。
【００４９】
次に、逆洗運転を行なう場合について説明する。逆洗運転は攪拌ステップ、静置ステップ、排出ステップの順に行なわれるものであり、図１（ｂ）及び図６は逆洗運転時の攪拌ステップの状態を示すものである。逆洗運転はろ材２の汚れ具合に応じて、１回／日〜１回／月程度の頻度で行なわれるものであり、定期的に行なうようにしても、あるいは養殖魚介類への給餌量に応じて不定期に行なうようにしてもよい。この逆洗運転の際には、水循環経路１の開閉バルブ２７，２９，３０を閉じると共に逆洗用返送路１６の開閉バルブ１７と逆洗用吐出路１５の開閉バルブ６４を開いた状態で循環ポンプ２３を作動させるものであり、必要に応じて曝気用散気管６０による散気も停止する。ここで、逆洗運転の際に水を給水口５９へ流す場合もあり、この場合には開閉バルブ２９は開いておくものである。またこのとき開閉バルブ２９と開閉バルブ１７をタイマで開閉制御するようにしてもよい。
【００５０】
攪拌ステップでは、図６のようにろ過槽３の底部の排出口４を開いた状態のまま、このように水循環経路１の開閉バルブ２７，２９，３０を閉じると共に逆洗用返送路１６の開閉バルブ１７と逆洗用吐出路１５の開閉バルブ６４を開いた状態で循環ポンプ２３を作動させて運転を行なうものであり、固形分除去槽２１の水は循環ポンプ２３で汲み上げられ、逆洗用吐出路１５を通して逆洗用ノズル５６に送られて、逆洗用ノズル５６からろ過槽３の水中に噴出されるものである。ここで、各逆洗用ノズル５６の先端の開口は図５のようにろ過槽３の内周に沿う方向に向けてあり、逆洗用ノズル５６から噴出される水によって、ろ過槽３内にはその内周に沿った激しい回流が生じるようにしてある。そしてろ過槽３内のこの激しい回流によってろ材２を水中で攪拌することができるものであり、この攪拌によって、ろ材２の表面に堆積して付着している固形分を剥離させる逆洗を行なうことができるものである。逆洗用ノズル５６にエゼクタ機構を設けておき、エアを混入した状態で逆洗用ノズル５６から水を噴出させるようにして、逆洗を行なうようにしてもよい。
【００５１】
またろ過槽３内の水は排出口４から固形分貯溜槽５及び逆洗用返送路１６を通過して自然流下し、ろ過槽３より水位が低い固形分除去槽２１に返送される。従って、逆洗運転時の攪拌ステップでは、固形分除去槽２１とろ過槽３の間で水が循環されるものである。そして上記のようにろ材２を攪拌することよって、ろ過槽３内にはろ材２から剥離された固形分が浮遊しているが、この固形分は返送される水と共に固形分貯溜槽５及び逆洗用返送路１６を通過して固形分除去槽２１へと排出されるものであり、固形分除去槽２１でこの固形分を除去することができるものである。
【００５２】
ここで、ろ過槽３の水を固形分除去槽２１に返送して固形分除去槽２１とろ過槽３の間で水を循環させるにあたって、逆洗用返送路１６にポンプを設けてポンプの作用でろ過槽３の水を固形分除去槽２１に返送するようにすることも可能であるが、しかしこのように逆洗用返送路１６にポンプを設けて水を返送するようにすると、この返送される水に含まれている、ろ材２から剥離された固形分がポンプを通過する際に細かく破砕されることになり、固形分除去槽２１で固形分を捕捉する効率が低下して固形分の除去効率が低下することになる。このため本発明では、ろ過槽３を固形分除去槽２１より高い位置に配置し、ろ過槽３の水を水位の高低差で自然流下してろ過槽３から固形分除去槽２１に返送されるようにしたものであり、水に含まれる固形分がポンプで破砕されるようなことがなくなって、固形分除去槽２１による固形分の捕捉効率を高めて、効率良く固形分除去を行なうことができるようにしてある。
【００５３】
また、このように固形分除去槽２１をろ過槽３より低い位置に設置して、ろ過槽３の水が自然流下で固形分除去槽２１に流入するようにすると、ろ過槽３から固形分除去槽２１への水の流入量が多すぎる場合には固形分除去槽２１の水位が上がり過ぎて固形分除去槽２１から溢れるおそれがある。このために本発明では固形分除去槽２１に隣接して水位検出槽２２を設け、固形分除去槽２１内の水位を水位検出槽２２で検出し、そして水位検出槽２２で検出される水位が高すぎる場合は、逆洗用返送路１６に設けた開閉バルブ１７を閉じるように制御して、固形分除去槽２１の水位を低下させ、また水位検出槽２２で検出される水位が低すぎる場合は、開閉バルブ１７を開けるように制御して、固形分除去槽２１の水位を上昇させ、固形分除去槽２１の水位が適正な所定の範囲に保持されるようにしてある。
【００５４】
すなわち、水位検出槽２２には既述のように下端の高さが異なる複数本の水位センサ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ…が設けてあり、水位がいずれかの水位センサ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ…の下端の位置になると、その水位センサ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ…によって水位を測定することができるようにしてある。水位センサ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ…は水位検出槽２２だけでなく、固形分除去槽２１内に設けることもできる。水位検出槽２２の水位と固形分除去槽２１の水位はおなじであるので、水位検出槽２２の水位を測定することによって、固形分除去槽２１の水位を検出することができる。また逆洗用返送路１６に設けた電磁バルブなどで形成される開閉バルブ１７を、水位検出槽２２によって検出される水位に応じて制御できるようにしてある。そして水位検出槽２２で検出される水位が高すぎる場合は、開閉バルブ１７を閉じるように制御して、ろ過槽３から固形分除去槽２１への水の返送を停止することによって、固形分除去槽２１の水位を低下させ、また水位検出槽２２で検出される水位が低すぎる場合は、開閉バルブ１７を開けるように制御して、ろ過槽３から固形分除去槽２１への水の返送を再開することによって、固形分除去槽２１の水位を上昇させ、固形分除去槽２１の水位が適正な所定の範囲に保持されるように制御することができるものである。
【００５５】
上記のように攪拌ステップでは、ろ過槽３内のろ材２を逆洗して固形分を剥離させると共に、ろ過槽３から固形分除去槽２１に水を返送することによってこの固形分を除去することができるが、ろ過槽３内に浮遊している固形分を固形分除去槽２１で完全に除去させるには、水をろ過槽３と固形分除去槽２１の間で長時間循環させる必要があり、効率が悪い。そこで本発明では、攪拌ステップの運転を５分程度行なった後、静置ステップに移行する。
【００５６】
図７は逆洗運転時の静置ステップの状態を示すものであり、静置ステップでは、循環ポンプ２３の作動を停止させ、開閉バルブ２７、開閉バルブ３０、開閉バルブ１７、開閉バルブ６４を閉じると共に、開閉バルブ２９を開く。このように循環ポンプ２３を停止させて逆洗用吐出路１５の開閉バルブ１７を閉じることによって、逆洗用ノズル５６からの水の噴出が停止し、ろ過槽３内は静置状態になる。またこれと同時に、エア抜き用開閉バルブ４７を開き、開閉弁６の弁体７内のエアを中空軸８、可撓エア管４４を通してエア配管４５から抜く。このように弁体７内のエアを抜くと、通孔５３からろ過槽３内の水が弁体７内に流入し、エアによる浮力がなくなるので、弁体７は沈んで下動し、図７に示すようにろ過槽３の底面の排出口４を弁体７で閉じることができる。弁体７が沈んだ後は、エア抜き用開閉バルブ４７は閉じておく。このようにろ過槽３内の水を１０分程度静置すると、攪拌ステップでろ材２から剥離してろ過槽３内に浮遊していた固形分は沈降し、ろ材受け１１を通してろ過槽３の底部の逆円錐部３ａの上に沈む。
【００５７】
ここで、上記のように弁体７が中空軸８と共に下動する際に、弁体７は左右の方向への位置ずれがガイド棒１２で規制されながら、また中空軸８は左右方向へのぶれがガイド筒９で規制されながら、弁体７と中空軸８は下動するものである。従って、排出口４の位置から左右方向へ弁体７が位置ずれすることなく弁体７を下動させて、排出口４を弁体７で確実に閉じることができるものである。
【００５８】
この静置ステップの次に、排出ステップに移行するが、排出ステップの始め（あるいは静置ステップの終わり）に、まず逆洗用返送路１６の開閉バルブ１７を開く。このように開閉バルブ１７を開くと、固形分貯溜槽５内の水は逆洗用返送路１６を通して固形分除去槽２１に排出される。このとき、排出口４は開閉弁６で閉じられているが、固形分貯溜槽５内は空気抜き管１４で大気に連通させてあるので、固形分貯溜槽５内が負圧になることがなく、固形分貯溜槽５内の水をスムーズに排出することができるものである。またこのように固形分貯溜槽５内の水を排出して、固形分貯溜槽５内を空にすると、ろ過槽３内と固形分貯溜槽５内との圧力差によって、ろ過槽３内の水が洗浄用管１３を通過し、洗浄用管１３の下端部の吐出ノズル５４から固形分貯溜槽５内に吐出されるものであり、この吐出水によって固形分貯溜槽５の内周面を洗うことができるものである。ここで、洗浄用管１３の下端部の吐出ノズル５４は、固形分貯溜槽５の内周の側壁面に向くように形成してあるので、固形分貯溜槽５の内周面の洗浄を効率良く行なうことができるものである。
【００５９】
図８は逆洗運転時の排出ステップの状態を示すものであり、このように固形分貯溜槽５内の水を排出して空にした後、エア配管４５のエア供給用開閉バルブ４８を開いて送風機４６を作動させ、エア配管４５から可撓エア管４４及び中空軸８を通して開閉弁６の弁体７内にエアを供給し、弁体７内にエアを溜めることによって弁体７を浮上させて上動させ、排出口４を開口させる。弁体７を浮上させた後は、エア供給用開閉バルブ４８を閉じると共に送風機４６の作動を停止させる。そしてこのように排出口４を開くと、空になっている固形分貯溜槽５内にろ過槽３の下部内の水が排出口４を通して流入する。このとき、固形分貯溜槽５内は空気抜き管１４で大気に連通させてあるので、ろ過槽３の下部内の水は固形分貯溜槽５に勢い良く流れ込み、ろ過槽３の底部の逆円錐部３ａの上に沈んで堆積している固形分は、この水に引きずられて固形分貯溜槽５に流れ込んで排出されるものであり、ろ過槽３の底部に堆積させた固形分を効率良く固形分貯溜槽５内に排出することができるものである。このように固形分貯溜槽５に排出された固形分は、水と共に逆洗用返送路１６を通して固形分除去槽２１に排出されて除去される。
【００６０】
この排出ステップを終了した後、水循環経路１の開閉バルブ２７，２９，３０を開くと共に逆洗用返送路１６の開閉バルブ１７と逆洗用吐出路１５の開閉バルブ６４を閉じた状態で循環ポンプ２３を作動させ、通常のろ過運転に戻ることができるものである。
【００６１】
【発明の効果】
上記のように本発明に係る閉鎖式水循環システムの水浄化装置によれば、固形分除去槽の水を循環ポンプで逆洗用吐出路を通してろ過槽に吐出させることによって、ろ過槽内のろ材を逆洗することができると共に、逆洗して汚れたろ過槽内の水を逆洗用返送路を通して固形分除去槽に返送し、固形分を固形分除去槽で除去することができるものであり、逆洗をした後の水を排出する必要がなくなって、閉鎖式水循環システムへの水の補給を少なくすることができるものである。しかもろ過槽の水は水位の高低差で自然流下してろ過槽から固形分除去槽に返送されるものであり、ポンプで水を返送する場合のように固形分がポンプで破砕されるようなことがなくなり、固形分除去槽での固形分の捕捉効率が高くなって、固形分を効率良く除去することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示すものであり、（ａ）は通常のろ過運転時の概略図、（ｂ）は逆洗運転時の攪拌ステップの概略図である。
【図２】同上のろ過槽の断面図である。
【図３】同上の通常のろ過運転時におけるろ過槽の概略断面図である。
【図４】同上の開閉弁の拡大した断面図である。
【図５】同上のろ過槽の平面断面図である。
【図６】同上の逆洗運転時の攪拌ステップにおけるろ過槽の概略断面図である。
【図７】同上の逆洗運転時の静置ステップにおけるろ過槽の概略断面図である。
【図８】同上の逆洗運転時の排出ステップにおけるろ過槽の概略断面図である。
【図９】開閉バルブ等の動作を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１  水循環経路
２  ろ材
３  ろ過槽
４  排出口
５  固形分貯溜槽
６  開閉弁
７  弁体
８  中空軸
９  ガイド筒
１０  ろ材押え
１１  ろ材受け
１２  ガイド棒
１３  洗浄用管
１４  空気抜き管
１５  逆洗用吐出路
１６  逆洗用返送路
１７  開閉バルブ
２１  固形分除去槽
２３  循環ポンプ
【図１】
2005013865.tif 000003
【図２】
2005013865.tif 000004
【図３】
2005013865.tif 000005
【図４】
2005013865.tif 000006
【図５】
2005013865.tif 000007
【図６】
2005013865.tif 000008
【図７】
2005013865.tif 000009
【図８】
2005013865.tif 000010
【図９】
2005013865.tif 000011