JP2004188263A

JP2004188263A - Device for supplying oxygen into water

Info

Publication number: JP2004188263A
Application number: JP2002356718A
Authority: JP
Inventors: Isamu Kawashima; 勇川島; Satoru Nakamura; 覺中村
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2002-12-09
Filing date: 2002-12-09
Publication date: 2004-07-08
Anticipated expiration: 2022-12-09
Also published as: JP3925711B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device for supplying oxygen into water which reduces the consumption of energy (power) while increasing dissolved oxygen efficiently. <P>SOLUTION: The device for supplying oxygen into water is a device for increasing dissolved oxygen in water present in an environment including the sea, lakes and marshes, rivers, a dam and a ditch. This device comprises an underwater pump arranged in water, a tank arranged in water in the vicinity of the underwater pump and an air sending-out means arranged in air. Air is sent out to the front or rear stage of the underwater pump or to at least one place of the tank from the air sending-out means and the peripheral water sucked by the underwater pump is injected in the tank not only to dissolve air but also to discharge air-dissolved water into water from the vicinity of the bottom part of the tank. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は海（港湾）、湖沼、河川、ダム、堀等の貧酸素水域に酸素を供給することにより水質の改善を図る水中への酸素供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
海（港湾）、湖沼、河川、ダム、堀等には生活排水や産業排水等が流入しており、こうした排水中には有機物、栄養塩類が含まれている。これらの一部は水底に沈降して有機汚泥となる。
水中の微生物はこれらを分解するため溶存酸素を消費するので、底層の水への酸素供給が消費量より少ないと貧酸素状態となってしまう。
【０００３】
底層水が貧酸素状態に陥ると、底泥中の有機物は嫌気分解され、硫化物やメタンガス等の生物にとって有害な物質が生成される。
また、底泥が酸素不足になると底泥中の栄養塩が溶出し易くなり、水中の栄養塩濃度を高め、アオコの発生や赤潮を引き起こすなど環境悪化の原因となる。
【０００４】
図８は、港湾、湖沼、ダム湖等（以下総称して湖沼１という）において夏季は水面付近は温度Ｔが高く、水深が下がると急に温度が低下する温度躍層Ａが形成された状態を模式的に示すもので、水底は温度が一番低くなっている（実線Ｃは温度分布曲線を示している）。
【０００５】
こうした状態では下層の温度が低く密度が大きい水は水塊を形成しており、表層付近の水温が高く密度が小さい水との混ざり合いはほとんどない。
従って、表層付近の溶存酸素濃度の高い水は、底層へ供給されることはなく、底層の貧酸素状態は解消されない状態となっている。
【０００６】
このようなことは水温による場所だけでなく、汽水域のように塩分濃度の急激な変化が起きる塩分躍層の形成によっても同様な現象を生ずる。
【０００７】
図９はこのように劣化した底層の水質を改善する従来の装置を示すもので、散気装置によるもの、水流発生装置によるものなどの改善技術があり、図９では湖沼１の左側に散気装置による酸素供給技術を右側に水流発生装置による酸素供給技術を示している。
【０００８】
先づ、散気装置による酸素供給技術について説明する。散気装置はエア・コンプレッサ２により水底まで空気を送り、これを散気板３から水底に放出するもので、底層の溶存酸素増加、及び連行水による温度躍層の破壊によって上層からの溶存酸素を水底に供給するよう狙ったものである。
【０００９】
しかしながら、こうした方法では連行水による底泥の巻き上げが起こり、下層部から上層部へ栄養塩を供給してしまい水域全体の水質を悪化させてしまうという問題がある。また、半無限大に近い港湾、湖沼、大型ダムにおける温度躍層を破壊するには多大な動力を必要とし現実的ではない。
【００１０】
次に、水流発生装置による酸素供給技術について説明する。図９の右側に示すように、この酸素供給技術においては、水流発生装置を構成するポンプ４によって溶存酸素の豊富な表層の水を吸い、水底に放出することにより周囲の水を連行水とし、下層水と混合させ、底層へ溶存酸素供給を行うものである。
【００１１】
しかしながら、表層水は温度が高く密度が小さいため、低層水の温度が低く密度の高い水とは混ざることがないうえ、上述の場合と同様に底泥の巻き上げが起こり水域全体の水質を悪化させてしまうというという欠点があった。
【００１２】
図１０は貧酸素状態になっている底層の水を汲み上げ、その水に酸素溶解手段により酸素を溶かし込んで溶存酸素濃度を上昇させた後、元の底層に戻すように構成したものである。
この様に温度の低い水を元の温度の低い水域に戻す装置にすれば、密度の違いにより混ざり合わないと云うこともなく、また、温度が高いことによる上昇流の発生もないため底泥を掻き混ぜてしまうこともない。
【００１３】
しかしながら、図１０に示す場合は水底から水上まで水を吸い上げ、更に水上から水底まで送水するためのエネルギーが必要になることや送水距離が長い場合は酸素溶解のために用いているタンクの圧力が上昇してしまい多大なエネルギーを必要とするという問題がある。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、所望の水深に効率良く酸素を供給する装置を提供することを目的とする
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明の水中への酸素供給装置は、請求項１においては、
海，湖沼，河川，ダム，堀を含む環境中に存在する水の溶存酸素の増加を図る水中への酸素供給装置であって、水中に配置された水中ポンプと、この水中ポンプの近傍の水中に配置されたタンクと、空気中に配置された気体送出手段からなり、前記水中ポンプで吸引した水を前記タンクに注入するとともに、前記水中ポンプの前段又は後段又は前記タンクの少なくとも一箇所に前記気体送出手段から気体を送出することにより、前記水中ポンプで吸引した水に前記気体を混合して溶解させ、この気体溶解水を前記タンクの底部付近から水中に放出するように構成したことを特徴とする。
【００１６】
請求項２においては、請求項１記載の水中への酸素供給装置において、
前記タンクの内部上方に形成された気体溜まりに前記水中ポンプからの吐出水を注入するようにしたことを特徴とする。
【００１７】
請求項３においては、請求項１又は２に記載の水中への酸素供給装置において、
前記タンクの気体溜まりの圧力とタンク外の水圧の差を測定することにより、タンク内の水位を測定し、前記タンク内の水位を所定の高さに維持するようにしたことを特徴とする。
【００１８】
請求項４においては、請求項１乃至３何れかに記載の水中への酸素供給装置において、
前記気体送出手段からの気体送出量を調節することにより、前記タンク内の水位を調節することを特徴とする。
【００１９】
請求項５においては、請求項１乃至４何れかに記載の水中への酸素供給装置において、
前記タンクの内部上方に形成された気体溜まりの気体を前記タンク外に放出することにより、前記タンク内気体溜まりの酸素濃度の低下を防ぐと共に水位を調節することを特徴とする。
【００２０】
請求項６においては、請求項５に記載の水中への酸素供給装置において、
前記タンクの内部上方に形成された気体溜まりの気体を導管により水上へ放出することを特徴とする。
【００２１】
請求項７においては、請求項１乃至６何れかに記載の水中への酸素供給装置において、
前記水中タンクに水を注入するに際しては先端にノズルを設け、このノズルから噴出する水がタンク内の水に渦を発生させるように配置したことを特徴とする。
【００２２】
請求項８においては、請求項２乃至６いずれかに記載の水中への酸素供給装置において、
前記水中タンクに水を注入するに際しては先端にノズルを設け、このノズルをタンクの頂部付近に配置してノズルから噴出した水がタンク内に配置した邪魔板に衝突するように構成したことを特徴とする。
請求項９においては、請求項１乃至８いずれかに記載の水中への酸素供給装置において、
前記タンクの底面を開放し水が水底に向かって排出されるように構成したことを特徴とする。
【００２３】
請求項１０においては、請求項１乃至８いずれかに記載の水中への気体供給装置において、
前記タンクの底面から水が水平方向に排出されるように構成したことを特徴とする。
【００２４】
請求項１１においては、請求項１乃至１０いずれかに記載の水中への酸素供給装置において、
前記タンク内に流路延長手段を設け、タンクに供給された水が排出口に達するまでの流路長を延長し、前記注入された水への気体の溶解度を向上させるとともに水排出口から未溶解気体の流出を抑制したことを特徴とする。
【００２５】
請求項１２においては、請求項１乃至１１いずれかに記載の水中への酸素供給装置において、
前記タンク上部の気体溜まりの気体を、前記水中ポンプの前段または後段の少なくとも一方に注入する循環ラインを設けたことを特徴とする。
【００２６】
請求項１３においては、請求項１乃至１２いずれかに記載の水中への酸素供給装置において、
前記水中ポンプで吸引する領域の水の密度と前記タンクが排出する領域の水の密度との差が１０ｋｇ／ｍ^３以内の範囲の水深であるように前記水中ポンプの吸い込み口と前記タンクの排出口を設置することを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の請求項１および７に係る実施形態の一例を示すもので、ポンプ４ａを水中の温度躍層（図８参照）以下の水域に配置する。同様に、この水中ポンプ４ａの近傍の水域にタンク７を配置する。水中ポンプ４ａの前段と後段及びタンク７（いずれか一箇所でもよい）には水上から空気又は高濃度酸素（以下、単に気体という）等が送出される。ポンプ後段の気体送出部以降にラインミキサ１０を設けてより多くの気体が溶解するようにしている。８はタンク７内への水の噴出口に設けられたノズルである。
【００２８】
上記の構成において、水中ポンプ４ａで周辺水を吸引しタンク７内に注入する。このとき、水中ポンプ４ａの前段，後段及びタンク７内（何れかの一箇所でも良い）には空中から気体が送出されるので周辺水には気体が混入した状態となる。なお、タンク７への注入に際しノズル８の噴出口を水に渦を発生させるように配置しておけば水面の表面積が増加するため効果的に気体が溶解する。
また、渦の遠心力により、未溶解の気体が効率良く溶解する。
【００２９】
上記の構成によれば、水底から水上まで水を吸い上げ、更に水上から水底まで送水するためのエネルギーを節約することができる。
【００３０】
図２は本発明の請求項２および７に係る実施形態の一例を示すもので、この実施例においてはポンプ４ａの前段に気体を送出するとともに後段にラインミキサ１０を設けてここにも水上から気体を送りより多くの気体が水に混入するようにしている。また、タンク７内にも水上から気体を送り（何れか１箇所でも良い）、タンク７の上部の気体溜まり７ａにポンプで吸引した周辺水を注入する。この場合はノズル８の噴出口を気体溜まり部に水に渦を発生させるように配置しておけばノズルから噴出した水が水面と衝突する時に多くの気泡を発生させ気体と水の接触面積が増大し、さらに水面の表面積が増加するため、効果的に気体が溶解する。
また、渦の遠心力により、未溶解の気体が効率良く溶解する。
【００３１】
図３は本発明の請求項２乃至６および８に係る実施形態の一例を示すもので、この実施例においても図２と同様、タンク７の上部の気体溜まり７ａに前記周辺水を注入する。
【００３２】
図において、２０はタンク７の頂部空間の圧力とタンク外の水圧の差を測定するための差圧計、２１はタンク７内の気体を排出するためのバルブ、９はタンク７内の水の表面付近に配置された邪魔板である。
【００３３】
上記の構成おいて、邪魔板９は水面より上か僅かに水没した状態で配置されるがタンク７内の水位には最適値があるため、差圧計２０の出力に基づいてタンク７内の水を所定の水位に維持するようにタンク内の気体圧力が調整される。
【００３４】
上記の構成において、水中ポンプ４ａで吸引された水はタンク７の頂部に配置されたノズル８から噴出し邪魔板９に衝突する。邪魔板９に衝突し霧化した水は気体溜まり７ａの気体を溶かし込んで高濃度気体溶解水としてタンク７の底部付近から水中に排出される。通常、タンク７の頂部には未溶解の気体が溜まるためだんだん水位が下がってくるが、所定の水位に達した時点で気体の供給を止めて水位の上昇を図る。
【００３５】
また、水に含まれていた窒素が脱気されたり、供給気体（空気）に含まれていた窒素ガスのために、タンク内の気体溜まり７ａの窒素濃度が上昇してくる（酸素濃度は減少する）。その場合、タンク内の気体溜まり７ａの酸素をバルブ２１を開として、タンク外に放出し気体溜まりの酸素濃度低下を防止するとともに水位の調節を行う。
【００３６】
図４は本発明の請求項２乃至６，８，１１に関する実施例を示す構成図である。図４において、図３と同一要素には同一符号を付して重複する説明は省略する。２３ａはタンク７の中に縦方向に形成された内管であり、この内管２３ａの上部および下部は開放され、タンク７に固定された状態となっている。この例ではノズル８はタンク７の頂部付近に水面に対してほぼ直角方向に設けられ、内管の２３ａのほぼ中央に噴射する。このノズル噴射方向の真下に略水平に邪魔板９が配置されている。
【００３７】
２３ｂは内管２３ａの外側とタンク７の内周の間に配置された中管で、この中管２３ｂの上方はタンク１の頂部付近に固定され、下方はタンク７の底部付近と接して閉塞された状態となっている。この中管２３ｂの内側が第１室７ｂ、外側が第２室７ｃを構成している。
【００３８】
上記の構成において、ノズル８を介して内管２３ａの上方から噴出する水は邪魔板９に衝突し泡を発生する。そしてタンク７に供給されている気体を溶解してこの内管２３ａの下方からＡ方向に流れる。このとき、大きな気泡は水の流れに逆らいａ方向に浮上しタンク７上部の気体溜りに放出される。
【００３９】
一方、小さな気泡は水の流れと同じ方向に漂いながら溶解が更に進む。そして、水に含まれる気泡はｂ方向に浮上し、溶解タンク上部の気体溜りに放出される。
【００４０】
気体が溶解した水は調節弁２４を介して排出される。この実施例では大きな気泡がｂ方向に流れてしまった場合は、気体溜りの方向に浮上するので第２室７ｃに流入する水には大きな気泡が含まれない高濃度の気体溶解水となる。この実施例においても、図示のようにポンプ４ａの前段に気体を注入したり、後段にラインミキサ１０やインジェクタ（図示省略）を取付けて予め気体を注入しておくことにより効率的に気体を取り込むことが可能である。
【００４１】
図５は本発明の請求項２乃至６，８，９に関する実施例形態の一例を示すものである。この実施例はタンク７の底部を全面開放した例を示すものである。通常、気体の溶解度を向上させるため、タンク内は加圧された状態にしておくが、この場合は、タンク底部を開放することにより、水圧を利用して気体の溶解度の向上を図っている。この実施例においても、図示のようにポンプ４ａの前段に気体を注入したり、後段にラインミキサ１０やインジェクタ（図示省略）を取付けて予め気体を注入しておくことにより効率的に気体を取り込むことが可能である。
【００４２】
図６は本発明の請求項２乃至６，８，１０に関する実施例形態の一例を示すものである。
図５に示したタンクの形状では湖底に対して垂直方向に酸素溶解水が放出されるため底泥を巻き上げる恐れがある。
図６はタンク７の底面を底板で覆い酸素溶解水が横方向に排出されるようにしたものである。この形状によれば酸素溶解水が底泥を巻き上げるのを防止することができる。
【００４３】
なお、図５，６では水上からの気体をポンプ４ａの前段に送出するとともに、後段に設けたラインミキサ１０とタンク７内に供給している例を示しているが、いずれか一箇所でもよい。また、図４に示したような流路延長手段を設けてもよい。
【００４４】
図７は本発明の請求項２乃至６，８，１２に関する実施形態の一例を示すもので、この実施例が図３と異なる点はポンプ４ａの前段や後段に供給していた気体をタンク７内の気体溜まり７ａから循環ライン２２を介して供給するようにしたものである。このように循環ライン２２を設けることによりタンクの頂部に溜まった未溶解の酸素ガスを再利用することができる。
【００４５】
ところで、図１乃至図７に示す水中ポンプ４ａとタンク７の水中における位置関係は必ずしも同じ位置に据え付けられない場合がある。その場合にはポンプが吸引する水の密度とタンク７から排出される水底付近の水の密度差が１０ｋｇ／ｍ^３以内の範囲での設置とする。例えば、海水の場合、塩分濃度はおよそ３．５ｗｔ．％程あるため、この程度の密度差であれば水の上昇がなく効率良く溶存酸素を増加させることができる。
【００４６】
本発明の以上の説明は、説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。本実施例では溶解する気体を酸素として説明したが、水に溶解させる気体は例えばオゾンであってもよく、目的に応じて種々の気体を用いることができる。
【００４７】
なお、邪魔板の表面に凹凸を形成すれば飛沫の発生を増加させることができる。また、周辺水をタンクに供給するに際しては、ノズルの先端を水面に対して接線方向に噴出するように配置するとよい。
【００４８】
本発明はその本質から逸脱せずに多くの変更、変形をなし得ることは当業者に明らかである。特許請求の範囲の欄の記載により定義される本発明の範囲は、その範囲内の変更、変形を包含するものとする。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、水中に配置された水中ポンプと、この水中ポンプの近傍の水中に配置されたタンクと、空気中に配置された気体送出手段からなり、前記水中ポンプの前段又は後段又は前記タンクの少なくとも一箇所に前記気体送出手段から気体を送出し、前記水中ポンプで吸引した周辺水を前記タンクに注入して、気体を溶解するとともに、前記タンクの底部付近から気体溶解水を水中に放出するように構成したので、従来のように水を汲み上げた後、元の水深まで水を戻すことが必要ないため、エネルギーを節約することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の請求項１および７に係る実施形態の一例を示す図である。
【図２】本発明の請求項２および７に係る実施形態の一例を示す図である。
【図３】本発明の請求項２乃至６および８に係る実施形態の一例を示す図である。
【図４】本発明の請求項２乃至６，８，１１に係る実施例を示す図である。
【図５】本発明の請求項２乃至６，８，９に係る実施例形態の一例を示す図である。
【図６】本発明の請求項２乃至６，８，１０に係る実施例形態の一例を示す図である。
【図７】本発明の請求項２乃至６，８，１２に係る実施形態の一例を示す図である。
【図８】湖沼などに形成される温度躍層の説明図である。
【図９】従来の水中への酸素供給装置の一例を示す説明図である。
【図１０】従来の水中への酸素供給装置の他の例を示す説明図である。
【符号の説明】
１湖沼
２エア・コンプレッサ
３散気板
４ポンプ
５酸素溶解手段
７タンク
８ノズル
９邪魔板
１０ラインミキサ
２０差圧計
２１バルブ
２４調節弁[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a device for supplying oxygen to submerged water, which improves water quality by supplying oxygen to oxygen-deficient water areas such as seas (ports), lakes, marshes, rivers, dams, moats, and the like.
[0002]
[Prior art]
Domestic wastewater and industrial wastewater are flowing into the sea (ports), lakes, marshes, rivers, dams, moats and the like, and such wastewater contains organic matter and nutrients. Some of these settle to the bottom of the water and become organic sludge.
Microorganisms in the water consume dissolved oxygen to decompose them, and if the supply of oxygen to the water in the bottom layer is less than the consumption, it will be in a poor oxygen state.
[0003]
When the bottom water falls into an oxygen-deficient state, organic substances in the bottom mud are anaerobically decomposed, and harmful substances to organisms such as sulfide and methane gas are generated.
In addition, when the bottom mud becomes oxygen-deficient, nutrients in the bottom mud are easily eluted, increasing the concentration of nutrients in the water, causing the occurrence of blue water and red tide, thereby causing environmental deterioration.
[0004]
FIG. 8 shows a state in which, in summer, the temperature T is high near the water surface in a harbor, a lake, a dam lake, etc. (hereinafter collectively referred to as lake 1), and the temperature suddenly decreases as the water depth decreases, forming a thermocline A. The temperature is lowest at the water bottom (solid line C indicates a temperature distribution curve).
[0005]
In such a state, the water having a low temperature and a high density in the lower layer forms a water mass, and there is almost no mixing with water having a high temperature and a low density near the surface layer.
Therefore, water having a high dissolved oxygen concentration near the surface layer is not supplied to the bottom layer, and the low oxygen state of the bottom layer is not eliminated.
[0006]
Such a phenomenon occurs not only in the place depending on the water temperature but also in the formation of a salinity-climbing layer in which the salinity concentration suddenly changes as in a brackish water area.
[0007]
FIG. 9 shows a conventional apparatus for improving the water quality of the degraded bottom layer. There are improvement techniques such as an air diffuser and a water flow generator. In FIG. The oxygen supply technology by the water flow generator is shown on the right side of the oxygen supply technology by the device.
[0008]
First, an oxygen supply technique using a diffuser will be described. The air diffuser sends air to the bottom of the water by the air compressor 2 and discharges the air from the diffuser plate 3 to the bottom of the water. The dissolved oxygen from the upper layer is increased by increasing the dissolved oxygen in the bottom layer and destroying the thermocline by entrained water. Is intended to be supplied to the bottom of the water.
[0009]
However, such a method has a problem in that the bottom mud is rolled up by entrained water, and nutrients are supplied from the lower layer to the upper layer, thereby deteriorating the water quality of the entire water area. Also, destroying thermoclines in harbors, lakes and large dams near semi-infinity requires a lot of power and is not realistic.
[0010]
Next, an oxygen supply technique using the water flow generator will be described. As shown on the right side of FIG. 9, in this oxygen supply technique, the surrounding water is taken as entrained water by sucking water on the surface layer rich in dissolved oxygen by the pump 4 constituting the water flow generation device and discharging the water to the bottom of the water. It mixes with lower layer water and supplies dissolved oxygen to the bottom layer.
[0011]
However, since the surface water has a high temperature and a low density, it does not mix with the low-density water having a low temperature and a high density, and the bottom mud is rolled up as in the case described above, thereby deteriorating the water quality of the entire water area. There was a disadvantage that it would be.
[0012]
FIG. 10 shows a structure in which water in the bottom layer in a poor oxygen state is pumped up, oxygen is dissolved in the water by oxygen dissolving means to increase the concentration of dissolved oxygen, and then returned to the original bottom layer.
Such a device that returns low-temperature water to the original low-temperature water area does not cause mixing due to the difference in density, and there is no upward flow due to high temperature, so bottom mud does not occur. There is no need to stir.
[0013]
However, in the case shown in FIG. 10, the water is sucked from the bottom to the top of the water, and furthermore, energy for sending water from the top to the bottom is required, and when the water supply distance is long, the pressure of the tank used for oxygen dissolution is increased. There is a problem in that it rises and requires a lot of energy.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to provide an apparatus for efficiently supplying oxygen to a desired water depth.
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, an apparatus for supplying oxygen to water according to the present invention comprises:
An oxygen supply device for increasing the dissolved oxygen of water existing in the environment including the sea, lakes, rivers, dams, and moats, comprising: a submersible pump disposed in water; and a submersible pump in the vicinity of the submersible pump. And a gas delivery means arranged in the air, and injects the water sucked by the submersible pump into the tank, and at least one part of the preceding or subsequent stage of the submersible pump or the tank. By sending gas from the gas sending means, the gas is mixed and dissolved in water sucked by the submersible pump, and the gas-dissolved water is discharged into the water from near the bottom of the tank. And
[0016]
In claim 2, in the oxygen supply device into water according to claim 1,
Water discharged from the submersible pump is injected into a gas reservoir formed above the inside of the tank.
[0017]
In claim 3, in the apparatus for supplying oxygen to water according to claim 1 or 2,
The water level in the tank is measured by measuring the difference between the pressure of the gas reservoir in the tank and the water pressure outside the tank, and the water level in the tank is maintained at a predetermined height.
[0018]
In claim 4, in the oxygen supply device into water according to any one of claims 1 to 3,
The water level in the tank is adjusted by adjusting the amount of gas sent from the gas sending means.
[0019]
In claim 5, in the oxygen supply device into water according to any one of claims 1 to 4,
By discharging gas in a gas reservoir formed above the inside of the tank to the outside of the tank, a decrease in the oxygen concentration of the gas reservoir in the tank is prevented and the water level is adjusted.
[0020]
In claim 6, in the apparatus for supplying oxygen to water according to claim 5,
The gas in the gas reservoir formed above the inside of the tank is discharged onto water by a conduit.
[0021]
According to claim 7, in the oxygen supply device into water according to any one of claims 1 to 6,
When injecting water into the underwater tank, a nozzle is provided at the tip, and the water ejected from the nozzle is arranged so as to generate a vortex in the water in the tank.
[0022]
In claim 8, in the oxygen supply device into water according to any one of claims 2 to 6,
When injecting water into the underwater tank, a nozzle is provided at the tip, this nozzle is arranged near the top of the tank, and water jetted from the nozzle is configured to collide with a baffle plate arranged in the tank. And
According to claim 9, in the oxygen supply device into water according to any one of claims 1 to 8,
The bottom of the tank is opened so that water is discharged toward the bottom.
[0023]
In claim 10, in the gas supply device into water according to any one of claims 1 to 8,
The water is discharged horizontally from the bottom of the tank.
[0024]
In claim 11, in the oxygen supply device into water according to any one of claims 1 to 10,
A flow path extending means is provided in the tank to extend the flow path length until the water supplied to the tank reaches the discharge port, improve the solubility of gas in the injected water, and increase the flow rate of the gas from the water discharge port. Outflow of dissolved gas is suppressed.
[0025]
In claim 12, in the oxygen supply device into water according to any one of claims 1 to 11,
A circulation line is provided for injecting the gas in the gas reservoir in the upper part of the tank into at least one of a former stage and a latter stage of the submersible pump.
[0026]
In claim 13, in the oxygen supply device into water according to any one of claims 1 to 12,
The suction port of the submersible pump and the drain of the tank are so arranged that the difference between the density of water in the area to be sucked by the submersible pump and the density of water in the area to be discharged by the tank is a water depth within a range of 10 kg / m ^{3 or} less. An outlet is installed.
[0027]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 shows an example of an embodiment according to claims 1 and 7 of the present invention, in which a pump 4a is disposed in a water area below a thermocline (see FIG. 8) in water. Similarly, the tank 7 is arranged in a water area near the submersible pump 4a. Air or high-concentration oxygen (hereinafter simply referred to as gas) or the like is sent from above the water to the upstream and downstream stages of the submersible pump 4a and to the tank 7 (which may be any one location). A line mixer 10 is provided after the gas delivery section at the latter stage of the pump so that more gas is dissolved. Reference numeral 8 denotes a nozzle provided at a water outlet of the tank 7.
[0028]
In the above configuration, the surrounding water is sucked by the submersible pump 4a and injected into the tank 7. At this time, gas is sent from the air to the upstream and downstream stages of the submersible pump 4a and the inside of the tank 7 (or any one of them), so that the surrounding water is mixed with gas. In addition, when the injection port of the nozzle 8 is arranged so as to generate a vortex in the water at the time of injection into the tank 7, the gas is effectively dissolved since the surface area of the water surface increases.
The undissolved gas is efficiently dissolved by the centrifugal force of the vortex.
[0029]
According to the above configuration, it is possible to save water for sucking water from the water bottom to the surface of the water, and further to supply water from the water surface to the water bottom.
[0030]
FIG. 2 shows an example of an embodiment according to claims 2 and 7 of the present invention. In this embodiment, a gas is sent to the front stage of the pump 4a, and a line mixer 10 is provided at the rear stage, and also from above the water. The gas is sent so that more gas is mixed into the water. In addition, a gas is sent from above the water into the tank 7 (any one of them may be provided), and surrounding water sucked by a pump is injected into the gas reservoir 7a at the upper part of the tank 7. In this case, if the jet port of the nozzle 8 is arranged in the gas reservoir so as to generate a vortex in the water, when the water jetted from the nozzle collides with the water surface, many bubbles are generated and the contact area between the gas and the water is reduced. The gas dissolves effectively due to the increase in the surface area of the water surface.
The undissolved gas is efficiently dissolved by the centrifugal force of the vortex.
[0031]
FIG. 3 shows an example of an embodiment according to claims 2 to 6 and 8 of the present invention. In this embodiment, similarly to FIG. 2, the peripheral water is injected into a gas reservoir 7a at an upper portion of a tank 7.
[0032]
In the figure, reference numeral 20 denotes a differential pressure gauge for measuring the difference between the pressure in the top space of the tank 7 and the water pressure outside the tank, 21 denotes a valve for discharging gas in the tank 7, and 9 denotes the surface of water in the tank 7. It is a baffle placed in the vicinity.
[0033]
In the above configuration, the baffle plate 9 is arranged above or slightly below the surface of the water, but the water level in the tank 7 has an optimum value. The gas pressure in the tank is adjusted so as to maintain a predetermined water level.
[0034]
In the above configuration, the water sucked by the submersible pump 4a is jetted from a nozzle 8 arranged on the top of the tank 7 and collides with the baffle plate 9. The water colliding with the baffle plate 9 and atomized dissolves the gas in the gas reservoir 7a and is discharged into the water near the bottom of the tank 7 as high-concentration gas-dissolved water. Normally, the water level gradually decreases due to the accumulation of undissolved gas at the top of the tank 7, but when the predetermined water level is reached, the supply of gas is stopped to increase the water level.
[0035]
Further, the nitrogen concentration in the gas reservoir 7a in the tank increases due to the degassing of the nitrogen contained in the water or the nitrogen gas contained in the supply gas (air) (the oxygen concentration decreases). Do). In this case, the oxygen in the gas reservoir 7a in the tank is opened to open the valve 21, thereby preventing the oxygen concentration in the gas reservoir from lowering and adjusting the water level.
[0036]
FIG. 4 is a block diagram showing an embodiment according to claims 2 to 6, 8, and 11 of the present invention. In FIG. 4, the same elements as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted. Reference numeral 23a denotes an inner pipe formed in the tank 7 in a vertical direction. The upper and lower parts of the inner pipe 23a are open and fixed to the tank 7. In this example, the nozzle 8 is provided near the top of the tank 7 in a direction substantially perpendicular to the water surface, and injects substantially at the center of the inner pipe 23a. A baffle plate 9 is disposed substantially horizontally just below the nozzle ejection direction.
[0037]
Reference numeral 23b denotes a middle pipe disposed between the outside of the inner pipe 23a and the inner circumference of the tank 7. The upper part of the middle pipe 23b is fixed near the top of the tank 1, and the lower part thereof is closed in contact with the vicinity of the bottom of the tank 7. It has been done. The inside of the middle tube 23b constitutes the first chamber 7b, and the outside constitutes the second chamber 7c.
[0038]
In the above configuration, water spouting from above the inner tube 23a via the nozzle 8 collides with the baffle plate 9 to generate bubbles. The gas supplied to the tank 7 is dissolved and flows in the direction A from below the inner tube 23a. At this time, the large air bubbles float in the direction a against the flow of water and are discharged into the gas reservoir above the tank 7.
[0039]
On the other hand, small bubbles are further dissolved while floating in the same direction as the flow of water. Then, the bubbles contained in the water float in the direction b and are discharged into the gas reservoir above the dissolution tank.
[0040]
The water in which the gas is dissolved is discharged through the control valve 24. In this embodiment, when large bubbles flow in the direction b, they float in the direction of the gas reservoir, so that the water flowing into the second chamber 7c becomes high-concentration gas-dissolved water containing no large bubbles. Also in this embodiment, the gas is efficiently taken in by injecting gas into the front stage of the pump 4a as shown in the figure, or by injecting gas in advance by installing a line mixer 10 and an injector (not shown) in the subsequent stage. It is possible.
[0041]
FIG. 5 shows an example of an embodiment according to claims 2 to 6, 8, and 9 of the present invention. In this embodiment, the bottom of the tank 7 is fully opened. Normally, the inside of the tank is kept pressurized in order to improve the solubility of the gas. In this case, the solubility of the gas is improved by using the water pressure by opening the bottom of the tank. Also in this embodiment, gas is efficiently taken in by injecting gas into the front stage of the pump 4a as shown in the figure, or by injecting gas in advance by installing a line mixer 10 and an injector (not shown) in the subsequent stage. It is possible.
[0042]
FIG. 6 shows an example of the embodiment according to claims 2 to 6, 8, and 10 of the present invention.
In the shape of the tank shown in FIG. 5, the oxygen-dissolved water is released in a direction perpendicular to the lake bottom, and there is a possibility that the bottom mud may be rolled up.
FIG. 6 is a view in which the bottom surface of the tank 7 is covered with a bottom plate so that oxygen-dissolved water is discharged in a lateral direction. According to this shape, it is possible to prevent the oxygen-dissolved water from rolling up the bottom mud.
[0043]
5 and 6 show an example in which the gas from the water is sent to the front stage of the pump 4a and is also supplied to the line mixer 10 and the tank 7 provided at the rear stage, but any one of them may be used. . Further, a flow path extending means as shown in FIG. 4 may be provided.
[0044]
FIG. 7 shows an example of an embodiment according to claims 2 to 6, 8, and 12 of the present invention. This embodiment is different from FIG. 3 in that gas supplied to the front and rear stages of the pump 4a is supplied to the tank 7. The gas is supplied from the gas reservoir 7a through the circulation line 22. By providing the circulation line 22 in this manner, the undissolved oxygen gas accumulated at the top of the tank can be reused.
[0045]
Incidentally, the positional relationship between the submersible pump 4a and the tank 7 shown in FIGS. 1 to 7 in water may not always be installed at the same position. In this case, the difference between the density of water sucked by the pump and the density of water near the bottom of the water discharged from the tank 7 is set within a range of 10 kg / m ^{3 or} less. For example, in the case of seawater, the salt concentration is about 3.5 wt. %, There is no rise in water with such a density difference, and the dissolved oxygen can be efficiently increased.
[0046]
The foregoing description of the present invention has been presented by way of illustration and example only of particular preferred embodiments. In this embodiment, the gas to be dissolved is described as oxygen, but the gas to be dissolved in water may be, for example, ozone, and various gases can be used according to the purpose.
[0047]
In addition, if irregularities are formed on the surface of the baffle plate, the generation of splash can be increased. When supplying the surrounding water to the tank, it is preferable to arrange the nozzle so that the tip of the nozzle is jetted tangentially to the water surface.
[0048]
It will be apparent to those skilled in the art that many changes and modifications can be made in the present invention without departing from its essentials. The scope of the present invention defined by the description of the claims is intended to cover alterations and modifications within the scope.
[0049]
【The invention's effect】
According to the present invention, a submersible pump disposed in water, a tank disposed in water near the submersible pump, and a gas sending means disposed in air, the former stage or the latter stage of the submersible pump or the A gas is sent from the gas sending means to at least one portion of the tank, and surrounding water sucked by the submersible pump is injected into the tank to dissolve the gas, and gas-dissolved water is poured into the water from near the bottom of the tank. Since it is configured to discharge water, it is not necessary to return the water to the original water depth after pumping water as in the related art, so that energy can be saved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an example of an embodiment according to claims 1 and 7 of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an example of an embodiment according to claims 2 and 7 of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing an example of an embodiment according to claims 2 to 6 and 8 of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing an embodiment according to claims 2 to 6, 8, and 11 of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing an example of an embodiment according to claims 2 to 6, 8, and 9 of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing an example of an embodiment according to claims 2 to 6, 8, and 10 of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing an example of an embodiment according to claims 2 to 6, 8, and 12 of the present invention.
FIG. 8 is an explanatory diagram of a thermocline formed in a lake or the like.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing an example of a conventional oxygen supply device for water.
FIG. 10 is an explanatory view showing another example of a conventional oxygen supply device for water.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lake 2 Air compressor 3 Air diffuser 4 Pump 5 Oxygen dissolving means 7 Tank 8 Nozzle 9 Baffle 10 Line mixer 20 Differential pressure gauge 21 Valve 24 Control valve

Claims

An oxygen supply device for increasing the dissolved oxygen of water existing in the environment including the sea, lakes, rivers, dams, and moats, comprising: a submersible pump disposed in water; and a submersible pump in the vicinity of the submersible pump. And a gas delivery means arranged in the air, and injects the water sucked by the submersible pump into the tank, and at least one part of the preceding or subsequent stage of the submersible pump or the tank. By sending gas from the gas sending means, the gas is mixed and dissolved in water sucked by the submersible pump, and the gas-dissolved water is discharged into the water from near the bottom of the tank. A device for supplying oxygen to water.

The apparatus for supplying oxygen to water according to claim 1, wherein the water discharged from the submersible pump is injected into a gas reservoir formed above the inside of the tank.

The water level in the tank is measured by measuring the difference between the pressure of the gas reservoir of the tank and the water pressure outside the tank, and the water level in the tank is maintained at a predetermined height. Item 3. An apparatus for supplying oxygen to water according to item 1 or 2.

4. The apparatus according to claim 1, wherein a water level in the tank is adjusted by adjusting an amount of gas sent from the gas sending means.

5. A gas reservoir formed in an upper part of the tank is discharged to the outside of the tank to prevent a decrease in oxygen concentration of the gas reservoir in the tank and to adjust a water level. An apparatus for supplying oxygen to water according to any one of the above.

The oxygen supply device according to claim 5, wherein the gas in the gas reservoir formed above the inside of the tank is discharged onto the water by a conduit.

7. A method according to claim 1, wherein a nozzle is provided at a tip when water is injected into the underwater tank, and water jetted from the nozzle is arranged so as to generate a vortex in the water in the tank. For supplying oxygen to the water in the sea.

When injecting water into the underwater tank, a nozzle is provided at the tip, this nozzle is arranged near the top of the tank, and the water ejected from the nozzle collides with the baffle plate arranged in the tank. The apparatus for supplying oxygen to water according to any one of claims 2 to 6.

9. The apparatus for supplying oxygen to water according to claim 1, wherein a bottom surface of the tank is opened so that water is discharged toward the water bottom.

The gas supply device according to any one of claims 1 to 8, wherein water is discharged in a horizontal direction from a bottom surface of the tank.

A flow path extending means is provided in the tank to extend the flow path length until the water supplied to the tank reaches the discharge port, improve the solubility of gas in the injected water, and increase the flow rate of the gas from the water discharge port. The oxygen supply device for water according to any one of claims 1 to 10, wherein the outflow of dissolved gas is suppressed.

The oxygen supply device according to any one of claims 1 to 11, wherein a circulation line is provided for injecting gas in a gas reservoir at an upper portion of the tank into at least one of a front stage and a rear stage of the submersible pump.

The suction port of the submersible pump and the drain of the tank are so arranged that the difference between the density of water in the area to be sucked by the submersible pump and the density of water in the area to be discharged by the tank is a water depth within a range of 10 kg / m ^{3 or} less. 13. The apparatus for supplying oxygen into water according to claim 1, wherein an outlet is provided.