CN109936980A - 净化系统 - Google Patents

Abstract

提供一种抑制细菌的增殖(繁殖)且在养殖区域的整个区域中增加溶解氧量的开放非循环式养殖系统。将开放的河流(1)的一部分设定为俯视下呈矩形状的养殖区域(2)，在划分该养殖区域(2)的4个边中的与流动平行的两个相对的边(2a、2b)分别配置有排出装置(3)。通过向排出装置(3)导入空气，从而形成颗粒直径为(mm、μm)以及(nm)单位的各种颗粒直径的气泡，并将该气泡混入水中。混入的结果是，溶解氧量大幅度提高。

Description

净化系统

技术领域

本发明涉及一种对自然的河流、池塘、海洋等开放的区域的一部分进行净化的系统。

背景技术

作为净化系统的一方式，广泛采用有在陆地上使水循环而在再利用的同时进行饲养的封闭循环式养殖系统。

例如，专利文献1由本发明者所提出，在该专利文献1中，作为封闭循环式养殖系统而公开了如下结构：配置有从水槽内的一个区朝向相对的区送出包含微细气泡的水的泵和喷嘴，在所述相对的区配置有用于在水槽内形成循环流的桨式混合器，进而在水槽内悬吊支承有担载了纳米银粒子的抗菌构件。

另外，在专利文献2中，作为在使海水循环的同时去除海水中的氨等氮成分的封闭循环式养殖系统而提出了如下系统：沿着海水的流动方向依次配置有去除海水中的固形物的物理性过滤部、将海水电分解而产生活性氯种并利用该活性氯种来去除海水中的氮成分的电分解/氮去除部、以及对活性氯种进行中和的氯中和部。

在专利文献3中，作为将多个规定长度的养殖用管连接而作为循环路的封闭循环式养殖系统而提出了如下系统：设置观察用窗，对养殖用管内的状态进行观察。

在专利文献4中，作为养殖鱼贝类的陆地上养殖施设而提出了具备物理净化处理机构、生物净化处理机构、化学净化处理机构以及电气化学净化处理机构的设施。

在专利文献5中，提出了通过使包含纳米气泡的水与生物体表面接触从而进行生物体的疲劳恢复的利用纳米气泡的生物体疲劳恢复方法。

在专利文献6中，作为海上、湖沼、河流、淡咸水域等一般水域的水质净化用法而提出了如下方法：以压缩空气的形式贮存变动的自然能，使空气强制性透过在高分子树脂膜中生成的裂缝，由此以接近自然的状态增加溶解氧量。

在专利文献7中，记载了如下技术：提出了一种重复多次发泡/凝缩工序的微细化方法，在该微细化方法中，通过使水与担载于陶瓷表面的纳米银粒子接触，从而利用纳米银粒子所保持的Zeta电位来破坏/去除菌类、藻类。

在专利文献8中，公开了以下那样的与纳米气泡的制造相关的基本的内容。首先，在混入了铁离子、钠离子等电解质离子的高导电性的水溶液中制成10～50μm的微小气泡。接着，通过对上述的微小气泡施加物理性刺激，使微小气泡急剧缩小(纳米化)至直径50～500nm。该纳米化的气泡由于急剧缩小，因此每单位面积的电荷量大幅度增加，从而吸附于气液界面的氢离子、氢氧化物离子的静电斥力起作用，另外氢离子、氢氧化物离子以及电解质离子伴随着气液界面的缩小而在微小的体积中浓缩为高浓度，从而作为将纳米化的微小气泡周围包围的壳起作用，从而发挥特有功能。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第6092454号公报

专利文献2：日本特开2003-274796号公报

专利文献3：日本特开2005-021142号公报

专利文献4：日本特开2014-209899号公报

专利文献5：日本特开2007-054655号公报

专利文献6：日本特开2006-320259号公报

专利文献7：日本特开2014-198333号公报

专利文献8：日本专利第4144669号公报

发明内容

发明要解决的课题

封闭循环式养殖系统具有如下优点：受气候/赤潮等外在因素的影响较少而生产性优异、由于水温可调节因而能够实现养殖期间的缩短、由于几乎没有排水因而对环境的影响较少、以及不受划分渔业权等渔业法的约束，另一方面，若向饲养水槽内带入病毒、鱼病等，则会导致饲养鱼全部死亡。

与此相对，在直接利用了河流、水道等的开放非循环式养殖系统时，水质的管理较难，在水流的速度较慢的状况下，溶解氧量不足而不适合量产的情况较多。

专利文献1是应用于封闭的水槽的技术，无法将该技术直接应用于河流等开放的区域。另外，在专利文献1中，仅在一个区设置有泵和喷嘴，而在本申请发明中，在划分区域的边中相对的两个边分别设置有多个排出装置，该多个排出装置朝向对面的边向倾斜且不相互抵消的方向排出包含微细气泡的水。在专利文献1中，由于会在没有流动的水槽内形成流动，因此若在相对的区也设置排出装置，则来自相互排出装置的流动相互抵消而无法形成循环流。

在专利文献2～专利文献7所记载的直接利用了河流、水道等的开放非循环式养殖系统中，水质的管理较难，在水流的速度较慢的状况下，溶解氧量不足而不适合量产的情况较多。然而，上述任一在先技术文献对直接利用了河流、水道等的开放区域的净化均非有效。

另外，在专利文献8中，在水中制成10～50μm的微小气泡之前，使该水中混入有电解质离子。在气泡为500nm以下的纳米尺寸时，电解质离子作为将伴随着气液界面的缩小而浓缩且纳米化的气泡周围包围的壳发挥作用，但若电解质离子的溶解量较少，则壳也算不上牢固，能够维持纳米尺寸的期间也变短。

用于解决课题的技术方案

为了解决上述的课题，本申请发明是一种对河流、池塘、海洋等开放的区域的一部分进行净化的净化系统，其中，将所述开放的区域的一部分设定为俯视下呈矩形状的净化区域，在划分该净化区域的边中相对的两个边分别配置有排出装置，所述排出装置朝向对面的边倾斜且向不相互抵消的方向排出包含微细气泡的水，所述排出装置包括：微小气泡产生部，其在水中产生直径500nm以上的微小气泡；金属离子附加部，其配置于所述微小气泡产生部的下游侧；以及微小气泡缩小部，其配置于所述金属离子附加部的下游侧，在所述金属离子附加部中填充有由碱金属氧化物、碱土类金属氧化物、第8～10族元素的氧化物中的至少一种构成的陶瓷，在所述微小气泡缩小部中形成有流路，所述流路作用有使气泡缩小的力。

也可以是，在所述净化区域内配置有在多孔质构件的表面担载有纳米银离子的抗菌构件。

另外，也可以是，在划分净化区域的边附近配置有将大气取入水中的桨式混合器。这样，能够进一步提高溶解氧量。

发明效果

根据本发明的净化系统，由于是利用了河流等开放的自然的水的系统，因此对虾、鱼等不施加压力而不容易生病等。特别是，从将净化区域划分为矩形状的边中相对的两个边中的一方朝向另一方强制性地喷出包含微细气泡的水，因此能够提高溶解氧量。

特别是在河流等存在流动的情况下，不仅净化区域，而且在净化区域的下游区域也流过净化后的水，因此效果进一步地提高。

从喷嘴喷出的水包含nm尺寸的气泡、μm尺寸的气泡、mm尺寸的气泡等各种尺寸的气泡，因此，除了杀菌/灭菌效果之外，还能够在养殖区域整个区域中将溶解氧量维持得较高。

另外，总是向净化区域供给新鲜的水，但即使万一水中大量包含菌类、藻类，通过与多孔质构件的表面所担载的纳米银粒子接触，菌类、藻类被破坏/去除，发生虾、养殖鱼全部死亡的可能性极小。特别是，当构成为在喷嘴的上游侧设置过滤部并且在该过滤部内收纳有在多孔质构件的表面担载有纳米银粒子的抗菌构件时，与纳米银粒子的接触可靠地进行，效果进一步地提高。

附图说明

图1是本发明的净化系统的俯视图

图2是排出装置的结构图

图3是说明了微小气泡缩小部的结构的剖视图

图4是滤材的立体图

图5是桨式混合器的侧视图

具体实施方式

在图1所示的实施例中，示出了应用于形成有水流的河流的例子。需要说明的是，本发明并不局限于河流，也能够应用于水自由地流入和流出的开放的区域、例如池塘、湖泊、海洋、水道等。

在图示例子中，将开放的河流1的一部分设定为在俯视下呈矩形状的净化区域2，在划分该净化区域2的4个边中的与流动平行的两个对置的边2a、2b分别配置有排出装置3。

需要说明的是，虽然划分净化区域2的4个边并非由壁、板等形成，而是用于确定配置排出装置3的位置的架空的线，但能够沿着该线设置用于使得养殖虾、养殖鱼不会出逃、外敌不会进入的网。

如图2所示，在排出装置3中，将筒状壳体1的一端设为河流水等的入口4，将另一端设为功能水的出口5。在该实施例中，入口4的直径设定得比出口5的直径大。

在连续于入口4的筒状壳体内设置有微小气泡产生部6，在该微小气泡产生部6内设置有不锈钢网、不锈钢丝绵7等。也可以是金属网、多孔板等来取代不锈钢网、不锈钢丝绵7。

在上述微小气泡产生部6的下游侧连续设置有金属离子附加部8。在该金属离子附加部8内填充有颗粒直径1～10mm的陶瓷粒子9。

作为陶瓷粒子9例如以Si氧化物和Al氧化物为主要成分，而作为陶瓷粒子9的其他成分，可列举Na、K等碱金属氧化物、Mg、Ca等碱土类金属氧化物、Fe、Co、Ni等第8～10族元素的氧化物。需要说明的是，Si氧化物与Al氧化物合计优选为90～95wt％。若为90wt％以下，陶瓷变脆而容易损坏。

陶瓷粒子9也可以包含Ti、Cr等过渡金属的氧化物、P等非金属的氧化物。为了有效地制造功能水，陶瓷粒子中的碱土类金属的氧化物的含量优选为碱金属的氧化物的含量的25％以上(重量比)，另外陶瓷粒子优选包含0.1～3重量％的从属于第8～10族元素的元素中选择的至少1种元素的氧化物。

所述金属离子附加部8的下游部缩窄而与微小气泡缩小部(喷嘴)10相连。如图3所示，在微小气泡缩小部10中，在隔壁11形成有多个喷嘴孔12，在喷嘴孔12的下游连续有直线状的缩小力作用部13，该缩小力作用部13将在喷嘴孔12的下游合流的喷出流平行地向下游引导。在该缩小力作用部13中，通过制出开尔文亥姆霍兹不稳定等不稳定环境，从而将微小气泡(微米气泡：micro bubble)进一步缩小至500nm以下的纳米尺寸。

作为对微小气泡作用缩小力的机构，虽然可以利用专利文献8所公开那样的超声波、高速旋转、压缩/膨胀等，但也可以如本实施例那样，通过在金属离子附加部6的下游部连续设置微小气泡缩小部8，从而无需特别的动力便能够制出纳米气泡。

以上，从入口4导入微小气泡产生部6的水通过不锈钢网、不锈钢丝绵7之间，从而在水中形成微米尺寸的微小气泡(微米气泡)。需要说明的是，即便不另行向原料水送入空气，也通过气穴现象而自动地产生微小气泡(微米气泡)。

在微小气泡产生部6中，混入了所生成的微米尺寸的微小气泡的水被导入金属离子附加部8，通过与陶瓷粒子接触而从构成陶瓷的金属氧化物向水中溶解金属离子。该金属离子的浓度被推断为在微小气泡的气液界面变高。

包含金属离子和微米尺寸的微小气泡的水经由喷嘴12被送至微小气泡缩小部10的微小力作用部13，进而成为微小的纳米气泡(50～500nm)而从出口5喷出。

在图示例子中，将微小气泡产生部6和金属离子附加部8在一个容器内连续配置，但也可以将微小气泡产生部6和金属离子附加部8分离于不同容器并通过管道等相连。另外，微小气泡缩小部8的缩小力作用部13设为简单的直线状流路，但也可以配置促进纳米化的搅拌构件等。

微小气泡缩小部(喷嘴)10的轴线设为，混入了气泡的水的喷出方向与从对面边喷出的水不相互抵消的方向。在如河流那样水从上游向下游流动的情况下，喷嘴10的喷出方向优选为相对于水的流动方向为90°以下。在该实施例中，以来自配置于边2a的排出装置3的水朝向配置于边2b的排出装置3、来自配置于边2b的排出装置3的水朝向配置于边2a的排出装置3的方式，形成有沿着流动连续弯折的态势。

另外，在净化区域2内以悬吊方式隔开间隔地支承有规定数量的过滤材料20。如图4所示，滤材20是在板材21的两面安装收纳有将溶岩等较细地粉碎而成的多孔质构件的网袋22、进而利用绳子将其连结而成的物品。与填充于所述过滤部8内的多孔质构件同样地，在多孔质构件的表面担载有纳米银粒子。

不局限于滤材20的上述的结构，只要是通过与流经净化区域2的水高效地接触而能够有效地进行杀菌以及净化的结构即可。

另外，在划分净化区域2的边2a、2b设置有桨式混合器24。在实施例中，在排出装置3的下游相邻地配置，但配置的位置不局限于此。

如图5所示，在桨式混合器24中，在与边2a、2b正交的轴25上安装多个叶片26，通过叶片26的旋转而向水中混入大气(氧气)。

工业实用性

本发明所涉及的净化系统不局限于虾、各种鱼类、需要氧气的水生植物的养殖，也能够利用于水的净化本身。

附图标记说明：

1…河流；2…净化区域；2a、2b…划分净化区域的边；3…排出装置；4…排出装置的入口；5…排出装置的出口；6…微小气泡产生部；7…不锈钢丝绵；8…金属离子附加部；9…陶瓷粒子；10…微小气泡缩小部；11…隔壁；12…喷嘴孔；13…缩小力作用部；20…滤材；21…板材；22…网袋；23…绳子；24…桨式混合器；25…轴；26…叶片。

Claims (4)

1.一种净化系统，其对河流、池塘、海洋等开放的区域的一部分进行净化，其特征在于，

将所述开放的区域的一部分设定为俯视下呈矩形状的净化区域，在划分该净化区域的边中相对的两个边分别配置有排出装置，所述排出装置朝向对面的边倾斜且向不相互抵消的方向排出包含微细气泡的水，

所述排出装置包括：

微小气泡产生部，其在水中产生直径500nm以上的微小气泡；

金属离子附加部，其配置于所述微小气泡产生部的下游侧；以及

微小气泡缩小部，其配置于所述金属离子附加部的下游侧，

在所述金属离子附加部中填充有由碱金属氧化物、碱土类金属氧化物、第8～10族元素的氧化物中的至少一种构成的陶瓷，

在所述微小气泡缩小部中形成有流路，所述流路作用有使气泡缩小的力。

2.根据权利要求1所述的净化系统，其特征在于，

在所述净化区域内配置有在多孔质构件的表面担载有纳米银离子的抗菌构件。

3.根据权利要求1所述的净化系统，其特征在于，

在所述相对的两个边的附近配置有将大气取入水中的桨式混合器。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的净化系统，其特征在于，

所述开放的区域的一部分被利用于养殖。