CN1245074C

CN1245074C - 群集生物消除方法

Info

Publication number: CN1245074C
Application number: CN 01139856
Authority: CN
Inventors: 唐泽幸彦
Original assignee: KARASWA YOSHIMI CO Ltd
Current assignee: KARASWA YOSHIMI CO Ltd
Priority date: 2001-12-03
Filing date: 2001-12-03
Publication date: 2006-03-15
Anticipated expiration: 2021-12-03
Also published as: CN1422527A

Abstract

一种大量消除群集生物如蓝细菌的群集生物消除方法。本发明的群集生物消除方法包括这些步骤：通过泵对含有群集生物，如蓝细菌的流体施加压力；通过从喷嘴组(2a、2b)注入流体而突然降低施加在流体上的压力；通过由压力下降引起的气穴现象破坏群集生物的结合。喷嘴组(2a，2b)可以彼此相对排列，以使注入的流体相互碰撞，这使蓝细菌被分成许多小片。结果，蓝细菌失去上升的能力并下沉到水底，因此，它们不能进行光合作用而灭绝。

Description

群集生物消除方法

技术领域

本发明涉及一种消除有害的群集生物，如产生于池塘、湖泊或沼泽的蓝细菌(mycrocystis)的方法。

背景技术

已知蓝细菌生长在池塘、湖泊或沼泽中，有时它们大量自身繁殖而破坏环境，例如，它们杀死大量的鱼类和贝类，而且污染水质。这些蓝细菌是一种淡水藻类，每个个体是直径3-6μm的球形单细胞生物。然而，许多单细胞生物彼此靠近，并通过粘性鞘而包覆，以致成为一种球状或基本上为球状形式的群集。细胞中的气囊起漂浮物的作用，蓝细菌上升至靠近水面并悬浮在那里。蓝细菌细胞内具有叶绿体，它们靠近水面的悬浮使它们能够接受阳光而进行光合作用。结果，蓝细菌能够维持生命并自身繁殖。

如上所述，因为蓝细菌有时大量地自身繁殖而杀死大量鱼类和贝类，并污染水质，消除蓝细菌以防止水质污染已经成为一个重要问题。

为了消除蓝细菌，已经实行或者提出了下列方法：(1)向水中吹入臭氧并使蓝细菌与臭氧接触；(2)使含有蓝细菌的水通过一种狭窄的、由透明玻璃板或类似物封围的通道，并对通过通道的水进行紫外线照射；(3)在水中生成气泡以分开群集的蓝细菌；(4)用水下风扇或类似装置搅动水，以分开群集的蓝细菌；(5)将蓝细菌吸收到沸石中，并通过浮游生物或类似物处理蓝细菌；(6)将蓝细菌吸收到炭中，并通过浮游生物等等处理蓝细菌。

用方法(1)和(2)，可以安全地破坏蓝细菌的细胞；另一方面，运用臭氧和紫外线危险而困难。除上述问题外，所消除的蓝细菌的量很小，所以不能赶上蓝细菌的繁殖。此外，其它的浮游生物也会死亡。而且，启动和运行的费用高。

方法(3)和(4)具有的优点是用于该方法的设备简单，然而，这些方法缺乏消除蓝细菌的可靠性。即，担心蓝细菌的营养物被从水下的土地中翻出，并搅动于水中，这会促进蓝细菌的繁殖。

其次，方法(5)和(6)具有的优点是用于该方法的设备变得简单，而且它们有助于环境保护，然而，所消除的蓝细菌的量较小，使其难以赶上蓝细菌的繁殖。特别是，沸石下沉至靠近水底，炭的吸收管口也位于靠近水底的位置，相反地，蓝细菌靠近水面悬浮，以致于沸石和炭没有非常多地吸收蓝细菌。

发明内容

考虑到上述问题做出本发明，其目的是提供一种群集生物消除方法，该方法能够安全地消除大量群集生物，如蓝细菌。

为了实现上述目的，根据本发明的群集生物消除方法包含这些步骤：对含有群集生物的流体施加0.3MPa～5MPa的压力；通过从相对的喷嘴喷射所述流体，以突然降低施加在流体上的所述压力；使从相对的喷嘴注入的所述流体相互碰撞或摩擦；消除所述群集生物的结合，以消除群集生物。

在上述方法中，群集的生物可以是蓝细菌，上述方法可用于消除蓝细菌。

当含有群集生物，如蓝细菌的流体被泵或类似物加压，并被从喷嘴注入以突然降低流体压力时，流体引起气穴现象，这使群集生物经受强烈的破坏力。结果，群集生物被分成小片，失去维持生命的能量而死亡。

另外，当从喷嘴注入的流体与物体如板碰撞，或喷嘴彼此相对紧密排列，使从两个喷嘴注入的流体相互碰撞时，物理上的强烈力量以上述相同的方式施加在群集生物上，群集生物被分成小片，失去维持生命的能量。当群集生物是蓝细菌而且蓝细菌被分成许多小片时，它们细胞中的气囊也被破坏，所以蓝细菌失去上升的能力并下沉至水底，这妨碍它们进行光合作用，导致蓝细菌死亡。代替碰撞，可以用通过摩擦力损失而施加剪切力的方法将蓝细菌分成小片，其是当从多数喷嘴注入的流体相互摩擦时产生的。

用本发明，可以通过使用泵进行连续处理，而且增加泵的排出量可以使所处理的量增加，所以能够不费力地消除大量蓝细菌。此外，用于该方法的设备构造简单；设备的机械效率高；通过单一处理能够立即消除群集生物，产生极为高效的消除系统。

附图说明

从以下描述并参照附图，本发明会更加清楚，其中：

图1显示了用于本发明群集生物消除方法的设备的主要构造；和

图2显示了一个实施方案，其中从相对喷嘴注入的流体相互摩擦，以消除蓝细菌。

具体实施方式

接着，参照图1解释根据本发明一个实施方案的群集生物消除方法。

在图1中，第一根管1接于未经示出的泵，该泵从蓝细菌生存的池塘、湖泊或沼泽抽水。抽出的水被泵以0.3至5MPa加压，并通过第一根管1。在第一根管1的末端，水分成两股，基本上一半的水被引入管1a，其余的被引入管1b。管1a和1b的水从其上部和下部流入喷嘴设备2内部。

在喷嘴设备2中，喷嘴组2a、2b以4至40mm的间隙彼此相对，2a、2b各喷嘴组装备了直径从1至4mm的大量喷嘴。从相对的喷嘴组2a、2b注入的水在喷嘴组2a、2b的中间位置相互猛烈碰撞。第二根管3连接于喷嘴设备2，碰撞后的水通过第二根管3，返回到原先的池塘、湖泊或沼泽中。

结合上述范围的所有试验均是成功的。通常，对于大规模生产，尽可能地降低压力是优选的，因为大量的水通过同样的能量得到，而且减小喷嘴组2a、2b之间的距离是优选的。

大量的蓝细菌包含于池塘、湖泊或沼泽的水中。当它们通过第一根管1和第二根管3，并返回到原先的池塘、湖泊或沼泽中时，蓝细菌经受了下列作用。

在第一根管1中，蓝细菌被泵的排出压力加压，到达喷嘴组2a、2b。然后，当水从喷嘴组2a、2b注入时，泵的排出压力突然减少，所以那一刻的气穴现象使粘性鞘被分成许多部分，这引起群集被分成小片。而且，与此同时，蓝细菌细胞中的气囊被破坏而失去漂浮物。即，通过第二根管3返回原先的池塘、湖泊或沼泽的蓝细菌不能够上升至靠近水面，而是下沉至接近水底。沉没的蓝细菌大部分死亡。没有死亡的蓝细菌不能够进行光合作用，所以它们迟早会死亡。

在喷嘴组2a或2b注入时逃脱破坏的蓝细菌群集，与从相对的喷嘴组2a或2b注入的水猛烈碰撞，那一刻的碰撞破坏细胞的粘性鞘和气囊。

以上两个阶段中的碰撞分开了所有蓝细菌的粘性鞘而获得小群集，而且，细胞中的气囊也被破坏。结果，包含于通过第二根管3并返回原先的池塘、湖泊或沼泽的水中的所有蓝细菌不能够上升，而是下沉至靠近水底，迟早会死亡。

用本发明，蓝细菌不会因为其细胞壁的破坏而死亡。通常地，需要大约200-300MPa破坏细胞壁。另一方面，用于本发明消除方法的泵的压力最高是约5MPa；因此，不能破坏细胞壁。结果，没有用粘性鞘形成群集的普通浮游生物不会经受细胞壁的破坏，即，对普通浮游生物没有影响。

举例性说明喷嘴设备2的喷嘴组2a、2b，相对的喷嘴组可以是一对，或者可以采用本发明的发明人发明的，在日本专利第2553287号(日本专利公开特许公报6-47264)中公开的乳化设备。

此外，在上述实施方案中，从相对喷嘴注入的流体相互碰撞，然而，如上所述，从喷嘴注入仅通过气穴现象使蓝细菌消除。在这种情况下，使泵的压力加倍几乎得到，与当从喷嘴注入的流体经受图1所例举的正面碰撞时得到的，相同程度的消除。

此外，作为另一个消除方法，可以通过仅安装一个喷嘴组代替两个相对的喷嘴组，并使从喷嘴注入的流体与物体如一块板碰撞，来消除蓝细菌。在这种情况下，设置大约相当于原来一倍半的泵压，可以得到与用图1所示设备得到的相同程度的消除。

在图1所示的方法中，喷嘴组彼此相对，喷嘴之间设置的距离较短的，以便使从喷嘴注入的流体相互碰撞，所以与具有单一喷嘴组的设备相比，碰撞时流体的相对速率变为两倍，因此，所需的压力变为一半。

当使用板时，产生磨损。另一方面，在相对喷嘴的方法中，没有磨损发生。上述一半的压力意味着流动水的量，即，处理蓝细菌的能力变为两倍。由于喷嘴的磨损与压力的平方成反比，喷嘴的寿命变成四倍长。

图2显示了一个实施方案，其中从相对喷嘴注入的流体相互摩擦而消除蓝细菌。在该实施方案中，喷嘴组2a的喷嘴中心轴以自喷嘴组2b的喷嘴中心轴大约一半的斜度而移动。即，从喷嘴组2a、2b注入的流体未经受正面碰撞，但流体在中间位置相互猛烈摩擦。然后，由摩擦引起的摩擦力损失将剪切力加至蓝细菌，使得蓝细菌被分成小片。在这种情况下，当从喷嘴组2a、2b的一组注入的流体到达另一组时，从一组注入的流体对另一组喷嘴的碰撞较好地消失，以至不会磨损另一组的喷嘴。这是通过设计喷嘴组2a、2b之间的长度距离实现的。例如，图1说明的喷嘴组2a、2b之间的距离可以是4至40mm，但图2说明的喷嘴组2a、2b之间的距离可以是大约100至200mm。

此外，没有示出的两个喷嘴组可以以这种方式排列，即从喷嘴组的喷嘴注入的流体互相交叉而分开蓝细菌。在图2所示的实施方案中，流体相互交叉的角度是180度。然后，在流体交叉点处，具有不同速率的射流相互摩擦，通过摩擦力的损失将剪切力加于蓝细菌，使蓝细菌被分开。当然两个喷嘴组2a、2b可以被由多数喷嘴组成的两个喷嘴系统替代，以得到上述相同的效果。

本发明的处理设备不仅限于蓝细菌的消除，还适用于多种群集生物。

接着，介绍为证实本发明上述效果而进行的试验。

作为用于试验的处理设备，可以使用本申请人的一个小型设备。最大容积是每分钟10升，而且日本专利第2553287号中公开的乳化设备作为喷嘴连接于该设备。从日本Saitama县，Sugito-cho的gongendo-chosei池塘取样约200升的测试水。

接着，通过网过滤取样的水，以去除较大的杂质，并被小规模处理设备的泵加压。调节泵压至0.5MPa，将孔洞直径为1.1mm的四个喷嘴以这种方式排列，即其中的两个与另外两个彼此相对，相对喷嘴之间的距离为4mm。

将处理前和处理后的水分别注入无色透明的玻璃瓶中，并排排列，眼和显微镜观察随时间推移的情形。

在处理前的水中，蓝细菌接连上升，并随着时间的推移而在水面聚集。另一方面，在处理后的水中，蓝细菌的微粒变小，并随着时间的推移而沉积。六十分钟后，大多数蓝细菌沉积，15小时后蓝细菌的沉积进一步增加，所以在水面没有观察到蓝细菌，水变得澄明而清澈。

当用显微镜观察时，处理前的水含有由粘性鞘包围的蓝细菌群集，但处理后的水没有粘性鞘；水中的蓝细菌被分成小片；而且其气囊也被破坏，蓝细菌死亡。此外，各种浮游生物在处理过的蓝细菌中四处移动。这些现象表明本发明的群集生物消除方法对没有形成群集的普通浮游生物几乎没有影响。

如上所述，用本发明，对含有群集生物的流体施加压力；突然降低施加在流体上的压力；由压力下降引起的气穴现象破坏群集生物的结合，从而消除群集生物，因此，群集生物，如蓝细菌被安全地消除。此外，使用泵可进行连续处理，而且处理的量大。

此外，当增加从喷嘴注入的流体与物体碰撞的步骤时，即使用低压，也可以破坏群集生物的结合，这提高了系统的能力。为了使流体与物体碰撞，可以通过从相对的喷嘴注入流体而使流体相互碰撞，这增加了碰撞时流体的相对速率。结果，注入时施加在流体上的压力可以设置得较低，所以可以增加通过泵的流动流体的量，以进一步增加所处理的量。

Claims

1.一种群集生物消除方法，包括这些步骤：对含有群集生物的流体施加0.3MPa～5MPa的压力；通过从相对的喷嘴喷射所述流体，以突然降低施加在流体上的所述压力；使从相对的喷嘴注入的所述流体相互碰撞或摩擦；消除所述群集生物的结合，以消除群集生物。

2.如权利要求1所述的群集生物消除方法，其中所述群集生物是蓝细菌。