JP2001212560A - 液体浄化方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】キャビテーション作用により海水、真水の中の
寄生虫、細菌、糞等の有機物を分解し、それを泡沫に付
着させて取り除く。 【構成】ポンプユニット５は、養殖タンク７の底から海
水を汲み出して加圧しキャビテーション発生器４に供給
する。キャビテーション発生器４は、空気と共に海水中
の寄生虫、糞、餌の残滓等を分解して吐出して泡を作
る。キャビテーション発生器４の前方には、傾斜板１０
が配置されている。泡は傾斜面１２に載り、登っている
間に海水は取り除かれる、濃縮された汚染物質のみが汚
染物質吐出口１１から排出される。泡の排出は、ブロワ
ー１４により促進される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、海水、淡水、又は
真水等の液体を浄化、殺菌するための液体浄方法とその
装置に関する。更に詳しくは、例えば海魚養殖装置の海
水、淡水魚養殖装置の淡水、又は野菜等の洗浄装置の真
水等から有機物、細菌、アンモニア、炭酸ガス等を泡沫
により分離除去するための液体浄方法とその装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、資源の枯渇からヒラメ、河豚等の
高級魚と言われているものも養殖技術の発達により養殖
が増えつつある。これらの養殖は、筏等による海上養殖
もなされているが、餌、魚の排泄物等による海の汚染、
台風等による被害、給餌等の管理の困難性もあって、陸
上に養殖タンクを設置してこの中で養殖を行う試みが増
加している。

【０００３】この陸上養殖は海から海水を常時養殖タン
クに汲み上げて、養殖タンク内を循環させた後古い海水
をそのまま海に排水する方式、いわゆる掛け流し方式で
は海水を汚染することに変わりはない。大量の海水を使
用するのでこの方式の陸上養殖装置の設置場所は、事実
上汚れのない海水を大量にポンプアップできる離島、外
洋に面した臨海地帯等の地域に限定される。河川の近く
で育てられる虹鱒、岩魚等の真水で育つ魚も同様の問題
を抱えている。

【０００４】こうした背景から、養殖タンク内の海水を
循環させて、いわゆる閉鎖水系で養殖する方法も試みら
れている。このとき、魚の排泄物、餌の残りで汚染され
た海水の浄化にはフイルターで濾過したり、微生物で分
解する等の方法が採用されているが、寄生虫、アンモニ
ア、炭酸ガス等を魚の生育に影響がない程度まで除去す
ることは困難である。こうした中で、本出願人は、キャ
ビテーションを発生させてこれらを分解する方法と装置
を提案した（特開平１１−３１９８１９号公報、特開２
０００−５６３号公報）。

【０００５】提案したキャビテーション発生装置をこう
した養殖タンクの浄化に使用すると、有効に作用して寄
生虫、寄生虫卵、大腸菌等を破壊し、かつ炭酸ガス、ア
ンモニア等も除去できた。しかしながら、キャビテーシ
ョンにより海水中の破壊された寄生虫、寄生虫卵、大腸
菌、魚の排泄物、餌の残滓等を有効に取り除くことがで
きない。このために、これらの主として有機物である残
滓はフイルターによる物理的な除去、及び微生物による
分解する方法もある。

【０００６】しかしながら、フイルターによる物理的な
除去、及び微生物による分解は、養殖タンク内の魚の養
殖密度が高くなると一定の限界がある。この分解効率を
高めようとするとフイルターを大きくする必要があり、
場合によっては養殖タンクよりも大きくしなければなら
ないことにもなる。このことは、淡水での淡水魚養殖装
置でも同様の問題が発生する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述のような
技術背景のもとになされたものであり、下記目的を達成
する_。

【０００８】本発明の目的は、キャビテーションで分解
された汚染物質を海水、淡水、真水等の液体から分離・
除去する液体浄化方法とその装置を提供することにあ
る。本発明の他の目的は、キャビテーションで分解され
た汚染物質を泡沫により海水、淡水、真水等の液体から
分離・除去する液体浄化方法とその装置を提供すること
にある。本発明の更に他の目的は、海水、淡水、真水等
の液体から添加剤を使用することなくキャビテーション
で分解された汚染物質、各種気体等を分離・除去する液
体浄化方法とその装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の液体浄化方法
は、汚染物質を含んだ常温で液体にキャビテーションを
発生させ、前記キャビテーションにより発生した泡沫を
回収して前記泡沫に含まれる前記液体の汚染物質を除去
すると良い。前記泡沫は、液体中に含まれ、又はキャビ
テーション作用で分解された界面活性効果を有する汚染
物質を濃縮した状態で含む。又、泡沫は液体中に浮遊す
る固体状の汚染物質を付着させて除去することができ
る。液体とは、海水、淡水、真水等を意味する。

【００１０】前記液体の液面に発生した前記泡沫を送風
により一定個所に吹き寄せて回収するとより効率的に泡
沫を回収することができる。前記キャビテーションは、
それ自身の作用で泡沫を発生するが、前記キャビテーシ
ョンが発生して前記汚染物質が分解された後に、空気を
前記液体に取り入れて前記泡沫を発生させると更に効果
的である。

【００１１】本発明の液体浄化方法を行うための浄化装
置は、前記キャビテーションを発生するためのキャビテ
ーション発生手段と、前記泡沫を受け止める傾斜面を備
えた傾斜部材とを備え、前記傾斜面を流れる前記泡沫を
回収して、前記泡沫に含んだ汚染物質を回収して前記液
体を浄化するものが良い。前記キャビテーション発生手
段と前記傾斜部材は、半密閉された容器に収納されてい
る。

【００１２】前記キャビテーション発生手段は、加圧さ
れた前記液体を噴射してキャビテーションを発生するた
めのキャビテーションノズルと、前記キャビテーション
ノズルから噴射された前記液体がジェット流として形成
され、前記ジェット流が動的渦流になるように実質的に
閉鎖された空間を備えた乱流発生部と、前記乱流発生部
から前記液体を排出するための排出口と、排出された前
記液体と合流して前記排出口から空気を吸い込む空気吸
込口とを備えているものが良い。

【００１３】前記キャビテーション発生手段以外にも、
超音波振動子を水に漬けて超音波を発振させて液体中に
キャビテーションを発生するもの、スクリューを回転さ
せて発生するもの等他の公知の方法であっても良い。更
に、前記泡沫を前記傾斜面に吹き寄せるために風を発生
するための送風機を備えると、より効果的に泡沫を集め
ることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】［実施の形態１］以下、本発明の
実施の形態１を図面に従って説明する。図１は、本発明
の液体浄化装置を魚の養殖装置に適用したときの断面図
である。液体浄化装置の本体ケース１は、内部が空洞で
ありＦＲＰ、又はステンレス等の耐腐食性の金属板で作
られたものであり、長方体状の箱形形状を成している。
本体ケース１の上部には蓋２が開閉自在に固定配置され
ている。蓋２には複数の長いボルト３により、キャビテ
ーション発生器４が吊り下げるように設置されている。

【００１５】キャビテーション発生器４は、後述するよ
うに内部にキャビテーションを発生するための噴射ノズ
ル２６と、発生したキャビテーション渦流を発生するた
めの空間である乱流発生室２２を備えている（図２参
照）。キャビテーション発生器４は、水面下に僅かに浸
かる程度に配置されている。キャビテーション発生器４
には、ポンプユニット５により加圧された海水が供給管
６を介して供給される。

【００１６】即ち、ポンプユニット５は、養殖タンク７
の底から海水を汲み出して加圧し、キャビテーション発
生器４の噴射ノズル２６に供給する。ポンプユニット５
は、制御盤８から指令された設定圧力により吐出圧力、
流量などが制御されている。キャビテーション発生器４
の内部構造については後述する。キャビテーション発生
器４は、空気と共に海水中の寄生虫、糞、餌の残滓等を
分解して吐出して泡を発生させる。キャビテーション発
生器４の前方には、傾斜板１０が配置されている。傾斜
板１０の一端は水中に没しており、他端は水中から出て
おり汚染物質吐出口１１とつながっている。

【００１７】傾斜板１０は、板状の部材で作られてい
る。この傾斜板１０の設置角度θは、必要に応じて変え
ることができる。傾斜板１０の上面は、水面と角度θを
成す傾斜面１２を備えている。この角度θは図示しない
機構により、傾斜板１０の設置角度を任意の角度に変え
ることができる。角度θが大きいと泡の排出は抑制さ
れ、小さいと泡の排出量は大きくなる。汚染物質吐出口
１１の断面は、本体ケース１の幅で合わせて矩形の形を
成している。また、泡が傾斜面１２を登っている間に海
水は取り除かれる、濃縮された汚染物質のみが排出され
る。

【００１８】汚染物質吐出口１１の出口には、これから
吐出される泡と懸濁物を入れる容器１５が配置されてい
る。キャビテーション発生器４の吐出口前方には、空気
供給パイプ１３が配置されている。空気供給パイプ１３
は、ブロワー１４に連結されている。ブロワー１４によ
り、風を発生させると空気供給パイプ１３の出口から空
気が排出され、この空気はキャビテーション発生器４で
分解された汚染物質を含んだ泡、又は汚染物質が付着さ
れた泡と共に汚染物質吐出口１１から排出される。

【００１９】この空気の供給により、汚染物質吐出口１
１からの泡の排出を促進させることができる。またこの
空気供給により、海水からの二酸化炭素の脱気を促進
し、かつ分解された汚染物質も本体ケース１の底に凝集
する傾向があったが改善された。本体ケース１の前方に
は、Ｕ字状のパイプである浄水排出管１６が配置固定さ
れている。浄水排出管１６は、本体ケース１内の海水を
一定レベルに保ち、浄化された海水を養殖タンク７に排
出するためのものである。

【００２０】［キャビテーション発生器４］図２は、キ
ャビテーション発生器４の詳細を示す断面図である。乱
流発生箱２１は、同様の扁平の長方体状のものである。
乱流発生箱２１の内部には、乱流発生室２２が形成され
ている。乱流発生室２２は、キャビテーションが発生し
渦流の流れを円滑にするために内部に湾曲部２３が形成
されたものである。

【００２１】乱流発生箱２１の端面には、フランジ２４
がボルト２５により固定されている。乱流発生箱２１の
一面には蓋部材により蓋をされている。フランジ２４に
は、加圧された海水を噴射する噴射ノズル２６が固定さ
れている。噴射ノズル２６の噴射方向の乱流発生箱２１
には、断面が円筒空間であるキャビテーション発生部２
７が形成されている。

【００２２】噴射ノズル２６が配置されている反対側の
乱流発生箱２１には、乱流発生室２２と連通する吐出口
２８が形成されている。吐出口２８には、吐出ノズル２
９の一端がねじ込んで固定配置されている。吐出ノズル
２９の他端には、連結具３０の一端が固定されている。
連結具３０には、吐出ノズル２９から吐出される海水の
吐出方向と直交する方向、即ち鉛直方向に配置された空
気管３１の一端がねじ込んである。

【００２３】空気管３１は、吐出ノズル２９から吐出さ
れる海水の負圧により空気を引き込むためのものであ
る。連結具３０の他端には、管継手３２がねじ込んであ
る。従って、管継手３２の先端から空気を含んだ海水が
吐出されることになる。以上のような構造で、キャビテ
ーション発生器４は、次のような機能がある。噴射ノズ
ル２６から噴射された海水は、キャビテーション発生部
２７でキャビテーションが発生し乱流発生室２２に入
る。キャビテーション発生部２７の原理、機能について
は、本出願人が提出したものが公知であり（特開平１１
−３１９８１９号公報、特開２０００−５６３号公
報）、かつ本発明の要旨でもないのでその説明は省略す
る。

【００２４】乱流発生室２２に入った海水は、前述した
ものと同様にキャビテーション気泡、及び主に矢印のよ
うな渦流、乱流を発生させる。このときキャビテーショ
ン作用により、海水中のアンモーニア、硝酸窒素、二酸
化炭素、塩素、酸素等を脱気する。更に、海水中の魚の
寄生虫、寄生虫の卵、幼虫、大腸菌等を破壊、殺菌、殺
虫する。このキャビテーション処理された海水は、吐出
ノズル２９から吐出されるが、この吐出による負圧で空
気管３１から大気中の空気を吸い込み海水と混合され
る。

【００２５】空気を混合しキャビテーション処理された
海水は、管継手３２から傾斜板１０の傾斜面１２に向け
て泡と共に吐出される。このとき、キャビテーション処
理で脱気されて出てきた微細気泡を多量の空気管３１か
ら吸い込まれた空気と共に空中に放出される。このため
に、前述した海水中のアンモニア、硝酸窒素、二酸化炭
素、塩素、酸素等を気体状態で脱気する。しかしなが
ら、同時に大量の空気を吸い込むので、魚の養殖に有用
な溶存酸素量は均衡し低下することはない。

【００２６】また、空気の混入により上昇した海水を若
干冷却する効果もある。この空気を海水に混合すること
により、乱流発生室２２で脱気された魚に有害な気体を
効果的に大気中に放出することができる。結果として、
特に炭酸ガスの排出により、海水のPH値が自然の海水に
近い数値になった。本装置をトラブクの養殖装置で使用
した例では、使用前からみると、PH値は０．５ないし
０．７高い数値である８．３となった。

【００２７】更に、キャビテーション作用により分解さ
れた海水中の破壊された寄生虫、寄生虫卵、大腸菌、魚
の排泄物、餌の残滓、魚の皮膚からでる粘着物等の有機
物は、泡と共に海水の海水中、又は液面上に浮く。この
破壊された各種不純物は、泡に付着する、即ち一種の浮
遊選鉱のような作用を行う。海水は、元々岩場のように
波が激しいときには波の花と呼ばれる泡が発生するむ性
質がある。従って、この泡を取り込めば、海水中の各種
不純物を分離、除去できることになる。

【００２８】アンモニアは、海水等に極めて溶けやすい
のでそのまま分離除去することは困難であると言われて
いるが、本装置の実験例では１０３．２ppb（前述した
トラフグの養殖装置の例で、本装置の使用前の２０日間
の平均アニモニア濃度）が、８３．９ppb（本装置の使
用後の２０日間の平均アニモニア濃度）となった。これ
らの浄化作用により、トラフグの給餌量も増加した。こ
れは、糞等に含まれているアンモニアがこれらと共に排
出されるための推定される。

【００２９】次に示す表１は、ヒラメの養殖装置の場合
のタンク内の飼育水と排水（泡沫分離水）を分析した結
果を示す。硝酸性窒素を除いて、飼育水の汚染物質が泡
沫により除去されていることが確認できた。

【００３０】

【表１】

【００３１】［実施の形態２］図３は、液体洗浄装置の
実施の形態２を示す立体図である。図３に示す液体浄化
装置は、設置スペースの関係で本体ケース１を長くでき
ないときに使用するものである。本体ケース１は、実施
の形態１のものと同様に内部が空洞でありＦＲＰ、ステ
ンレス等の耐腐食性の金属板で作られた箱形形状のもの
である。本体ケース１の内部空間を一部区画するために
長手方向に仕切板３５が配置されている。仕切板３５
は、本体ケース１の内部の底面から液面を突き抜けて本
体ケース１の側板の高さまで設けられている。

【００３２】従って、仕切板３５により、本体ケース１
は、二つの平行な水路３６，３８と、これと直交し連続
している水路３７，３９が区画形成されることになる。
水路３９は、仕切板３５により上部は仕切られているの
で、下部のみが水路として流通している。結局のとこ
ろ、水路３６、３７、３８及び３９は、循環水路を形成
していることになる。水路３６の上部には、実施の形態
１と同様構造のキャビテーション発生器４が配置されて
いる。

【００３３】空気を混合しキャビテーション処理された
海水は、水路３６に沿って噴出される。このために海水
は、水路３６、３７、３８及び３９に沿って循環され
る。キャビテーション発生器４で発生した泡は、傾斜板
１０の傾斜面１２を介して汚染物質吐出口１１から排出
される。また、空気供給パイプ１３から空気が吹き込ま
れ、この空気はキャビテーション発生器４で分解された
汚染物質を含んだ泡と共に汚染物質吐出口１１から排出
される機能は前述した実施の形態１と同一であるので、
その詳細な説明は省略する。

【００３４】（その他の実施の形態）前記実施の形態１
及び２では、キャビテーションを発生させる噴射ノズル
２６と乱流発生箱２１とを備えたキャビテーション発生
器４であった。しかしながら、キャビテーションを発生
させるには、この方法でなくても良い。例えば、キャビ
テーションを発生するノズルのみを用いたり、チタン酸
バリウム、フェライトのような超音波振動子を水中に沈
めて超音波を発振させてキャビテーションを発生させた
り、超音波を発生するスクリューを回転させたりするも
のであっても良い。これらは、何れもキャビテーション
発生手段として知られている。これらのキャビテーショ
ン発生手段を用いるときは、空気は本体ケース１の底部
から吹き込む方法が望ましい。

【００３５】前記実施の形態１及び２は、魚の養殖装置
であるため排泄物、餌等の有機物を除くものであった。
同様に、各種淡水魚の養殖装置の水質浄化装置にも使用
できる。これ以外の用途として、例えばカット野菜の洗
浄した後の洗浄水に含まれる有機物の浄化等にも使え
る。

【００３６】

【発明の効果】本発明の液体浄化方法とその装置は、キ
ャビテーションにより有機物等の物質を分解するので薬
品等の有害な添加剤を加えることなく、海水、真水等の
液体から有機物等の汚染物質を分離して、それを泡沫に
より取り出すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の液体浄化装置を魚の養殖装置
に適用したときの断面図である。

【図２】図２は、キャビテーション発生器の詳細を示す
断面図である。

【図３】図３は、液体洗浄装置の実施の形態２を示す立
体図である。

【符号の説明】

１…本体ケース ４…キャビテーション発生器 ５…ポンプユニット １０…傾斜板 １１…汚染物質吐出口 １２…傾斜面 １６…浄水排出管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4B069 HA20 KA03 KC01 4D037 AA09 AB01 AB02 AB03 AB12 AB15 BA03 BA06 BA07 BA23 BA26 BB01 BB02 BB03 BB05

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】汚染物質を含んだ常温で液体にキャビテー
   ションを発生させ、 前記キャビテーションにより発生した泡沫を回収して前
   記泡沫に含まれる前記液体の汚染物質を除去することを
   特徴とする液体浄化方法。
2. 【請求項２】請求項１に記載の液体浄化方法において、 前記液体の液面に発生した前記泡沫を送風により一定個
   所に吹き寄せて回収することを特徴とする液体浄化方
   法。
3. 【請求項３】請求項１又は２に記載の液体浄化方法にお
   いて、 前記キャビテーションが発生して前記汚染物質が分解さ
   れた後に、空気を前記液体に取り入れて前記泡沫を発生
   させることを特徴とする液体浄化方法。
4. 【請求項４】請求項１に記載の液体浄化方法を行うため
   の浄化装置において、 前記キャビテーションを発生するためのキャビテーショ
   ン発生手段と、 前記泡沫を受け止める傾斜面を備えた傾斜部材とを備
   え、 前記傾斜面を流れる前記泡沫を回収して、前記泡沫に含
   んだ汚染物質を回収して前記液体を浄化することを特徴
   とする液体浄化装置。
5. 【請求項５】請求項４に記載の液体浄化装置において、 前記キャビテーション発生手段は、 加圧された前記液体を噴射してキャビテーションを発生
   するためのキャビテーションノズルと、 前記キャビテーションノズルから噴射された前記液体が
   ジェット流として形成され、前記ジェット流が動的渦流
   になるように実質的に閉鎖された空間を備えた乱流発生
   部と、 前記乱流発生部から前記液体を排出するための排出口
   と、 排出された前記液体と合流して前記排出口から空気を吸
   い込む空気吸込口とを備えていることを特徴とする液体
   浄化装置。
6. 【請求項６】請求項５に記載の液体浄化装置において、 前記泡沫を前記傾斜面に吹き寄せるために風を発生する
   ための送風機とからなることを特徴とする液体浄化装
   置。