JP2005538688A - Mega flow system - Google Patents
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Abstract
培養槽及び、エアレーション及び循環システムを含むエアレーション循環養殖システムである。養殖槽は、水生生物を生育する。該養殖槽は、第1流路を定める。空気混和・循環システムは、空気混和水を生成する空気混和装置を備える。該空気混和装置は、第2流路を定める。第1流路と前記第2流路が少なくとも部分的に前記養殖槽と前記空気混和装置と連通する閉流路を定める。空気混和・循環システムが閉流路周囲に空気混和水を循環させるために構成される。An aeration circulation aquaculture system including a culture tank and an aeration and circulation system. The aquaculture tank grows aquatic organisms. The aquaculture tank defines a first flow path. The aeration / circulation system includes an aeration apparatus that generates aerated water. The aeration apparatus defines a second flow path. The first flow path and the second flow path define a closed flow path that at least partially communicates with the aquaculture tank and the aeration apparatus. An aeration / circulation system is configured to circulate aerated water around the closed flow path.
Description
(本発明の分野及び背景)
本発明は、空気のみを用いる空気混和による、養殖システム、特に養殖におけるバイオマス密度を増すためのシステムに関する。
(Field and Background of the Invention)
The present invention relates to an aquaculture system, particularly a system for increasing biomass density in aquaculture, by aeration using only air.
初めに、現代の養殖は集約的な養殖設備において、飼育場の設備を削減することにより業務及び投資の費用の削減が試みられている。これは、飼育される種を高密度に養殖し、比較的少量の養殖量とすることにより達成される。
そのような高密度は、自然環境においては一般的ではなく、溶存酸素の必要性、二酸化炭素の除去及び、培養液からの固形物の除去を支えるために特別な方法が必要とされる。
First, modern aquaculture is an intensive aquaculture facility that attempts to reduce operational and investment costs by reducing farm facilities. This is achieved by cultivating the species to be cultivated at a high density and a relatively small amount of culture.
Such high density is not common in the natural environment, and special methods are required to support the need for dissolved oxygen, the removal of carbon dioxide, and the removal of solids from the culture.
最も幅広く展開している解決方法は、液体酸素源又は酸素発生器から酸素濃縮を用いる方法である。高濃度の酸素源は、酸素を十分に充満することを可能とし、低い水の循環率を可能とする。
この方法において、呼吸で生じた二酸化炭素の除去と同様に、酸素を溶かすために高エネルギーの入力が必要とされる。
The most widely developed solution is to use oxygen enrichment from a liquid oxygen source or oxygen generator. A high concentration oxygen source makes it possible to fully fill the oxygen and allow a low water circulation rate.
In this method, high energy input is required to dissolve oxygen, as well as removal of carbon dioxide produced by respiration.
外輪、表面攪拌器及び空気拡散器のような空気混和装置を基にする他の方法は、最大の生体密集度を制限する。全ての飼育される種に必要とされる充満と最低限の濃度との間で酸素を取り入れるため、狭い幅しか利用できないために生物密度は制限される。
典型的には、必要とされる最低限の濃度は、充満とそれほど差がない(100万ごとに1から3の相違がある)。また生体密集度は、そのような装置で生じる最大の速度及び揺れのために制限され、該装置の使用を制限し、酸素の消費率及び最大の可能な速度及び揺れに起因する最大の密集度への障害を生じる。
Other methods based on aeration devices such as outer rings, surface agitators and air diffusers limit maximum biocongestion. Biological density is limited because only a narrow width is available to incorporate oxygen between the fullness and minimum concentration required for all domesticated species.
Typically, the minimum concentration required is not very different from fullness (1 to 3 differences per million). Biological density is also limited due to the maximum speed and swing that occurs with such devices, limiting the use of the device, and the maximum density due to the rate of oxygen consumption and the maximum possible speed and swing. Cause obstacles.
従って、空気混和再循環養殖システムのための、密度の制限を越えるシステムの必要性がある。 Thus, there is a need for a system that exceeds the density limit for an aeration recirculating aquaculture system.
(発明の要約)
本発明は、空気混和再循環養殖システム及びその操作方法である。
(Summary of the Invention)
The present invention is an aeration recirculation aquaculture system and method of operation thereof.
本発明の教示によると、(a)第1流路を定めるとともに、水生生物が生育される養殖槽と、(b)空気混和水を生成するとともに、第2流路を定める空気混和装置を備える空気混和・循環システムからなり、第1流路と第2流路が少なくとも部分的に養殖槽と空気混和装置と連通する閉流路を定め、空気混和・循環システムが閉流路周囲に空気混和水を循環させる空気混和・再循環養殖システムが提供される。 According to the teachings of the present invention, (a) a first flow path is defined and an aquaculture tank in which aquatic organisms are grown; and (b) an aeration apparatus that generates aerated water and defines a second flow path. Consists of an aeration / circulation system, where the first and second flow paths define a closed flow path that at least partially communicates with the aquaculture tank and the aeration apparatus, and the aeration / circulation system mixes air around the closed flow path An aeration / recirculation aquaculture system for circulating water is provided.
本発明の更なる特徴によると、空気混和装置が、排出機構と水路を備える空気ポンプを備え、水路が上部開口部と底部開口部を備え、排出機構が水中に空気を注入し、水路内に複数の気泡を形成するための複数の穴部を有するとともに該穴部が排出機構の大半を覆い、排出機構が、少なくとも1つの開口部を備え、該開口部が排出機構内の水の通過を可能とし、第2流路内を流れる水の大半が、多数形成された穴部の間の排出機構を通過する。 According to a further feature of the present invention, the aeration apparatus comprises an air pump comprising a discharge mechanism and a water channel, the water channel comprises a top opening and a bottom opening, the discharge mechanism injects air into the water, and into the water channel A plurality of holes for forming a plurality of bubbles, the holes covering most of the discharge mechanism, the discharge mechanism having at least one opening, and the opening allows water to pass through the discharge mechanism; This allows most of the water flowing in the second flow path to pass through the discharge mechanism between the formed holes.
本発明の更なる特徴によると、水路が、該水路内の水の上方への流れから養殖槽の第1流路内へ直接的に流体運動を生じせしめる。 According to a further feature of the present invention, the water channel causes fluid movement directly from the upward flow of water in the water channel into the first flow path of the aquaculture tank.
本発明の更なる特徴によると、(a)養殖槽が内部底面を有し、(b)水路の底部開口部の少なくとも一部が、内部底面の任意部分より下方に配設される。 According to a further feature of the present invention, (a) the aquaculture tank has an inner bottom surface, and (b) at least a portion of the bottom opening of the water channel is disposed below an arbitrary portion of the inner bottom surface.
本発明の更なる特徴によると、水路が略長方形断面をしている。 According to a further feature of the present invention, the water channel has a substantially rectangular cross section.
本発明の更なる特徴によると、水路が前記上部開口部に向けてテーパ状に狭まる。 According to a further feature of the present invention, the water channel narrows in a tapered manner toward the upper opening.
本発明の更なる特徴によると、穴部が前記排出機構の間に略等間隔に空間を空けて配設される。 According to a further feature of the present invention, the holes are disposed between the discharge mechanisms with a space at substantially equal intervals.
本発明の更なる特徴によると、空気ポンプが、水路内を流れる水の流量を調整する調節可能な絞りを備え、水中の空気混和量を調整可能である。 According to a further feature of the present invention, the air pump includes an adjustable throttle that adjusts the flow rate of the water flowing through the water channel, and is capable of adjusting the amount of aeration in the water.
本発明の更なる特徴によると、空気ポンプが、水路の外方に配設される排出機構を備え、該排出機構が、水路内を流れる水の流量を調整し、水中の空気混和量を調整可能である。 According to a further feature of the present invention, the air pump includes a discharge mechanism disposed outside the water channel, and the discharge mechanism adjusts the flow rate of water flowing in the water channel and adjusts the amount of air mixed in the water. Is possible.
本発明の更なる特徴によると、上部開口部が、養殖槽内の静止水位より下方に略全体的に配設される。 According to a further feature of the present invention, the upper opening is disposed substantially entirely below the static water level in the aquaculture tank.
本発明の更なる特徴によると、養殖槽が、水路の上部開口部と第2傾斜内部底面に隣接する第1傾斜内部底面を有し、第1傾斜内部底面が第2傾斜内部底面より急勾配である。 According to a further feature of the present invention, the aquaculture tank has a first inclined inner bottom surface adjacent to the upper opening of the water channel and the second inclined inner bottom surface, and the first inclined inner bottom surface is steeper than the second inclined inner bottom surface. It is.
本発明の更なる特徴によると、養殖槽と第1流路の略端部にある空気混和装置の間に配設される分離機構を更に備え、該分離機構が、空気混和装置の詰りを防止するために養殖槽から排出された水を濾過する。 According to a further feature of the present invention, the apparatus further comprises a separation mechanism disposed between the aquaculture tank and the aeration apparatus at the substantial end of the first flow path, the separation mechanism preventing clogging of the aeration apparatus. In order to do so, the water discharged from the culture tank is filtered.
本発明の更なる特徴によると、収集開口部を備える底部収集器を更に有し、養殖槽が内部底面を備え、収集開口部が、内部底面に隣接して配設され、第1流路を流れる汚水の底層が収集開口部を介して養殖槽から除去される。 According to a further feature of the present invention, the apparatus further comprises a bottom collector with a collection opening, the aquaculture tank has an internal bottom surface, the collection opening is disposed adjacent to the internal bottom surface, and the first flow path is provided. The bottom layer of flowing sewage is removed from the aquaculture tank through the collection opening.
本発明の更なる特徴によると、(a)底部収集器が底層を収集するための収集容器を備え、
(b)底部収集器が収集容器から底層を除去するポンプ機構を有し、該ポンプ機構が収集開口部を介して第1流路から底層を除去するのに十分な吸引力を備える。
According to a further feature of the present invention, (a) the bottom collector comprises a collection container for collecting the bottom layer,
(B) The bottom collector has a pump mechanism that removes the bottom layer from the collection container, and the pump mechanism has sufficient suction to remove the bottom layer from the first flow path through the collection opening.
本発明の更なる特徴によると、収集容器が少なくとも部分的に傾斜した底面を有し、ポンプ機構近傍で、収集するための固化を生じせしめる。 According to a further feature of the present invention, the collection container has a bottom surface that is at least partially inclined, causing solidification for collection in the vicinity of the pump mechanism.
本発明の更なる特徴によると、ポンプ機構が空気ポンプ装置を用いて動作される。 According to a further feature of the present invention, the pump mechanism is operated using an air pump device.
本発明の更なる特徴によると、(a)上部開口部及び底部開口部を備えるとともに、該底部開口部から上部開口部への流路を定める水路と、(b)水中に空気を注入し可能とし、水路内に複数の気泡を生じせしめる複数の穴部を有する排出機構からなり、穴部は前記排出機構の略全体を覆い、該排出機構は少なくとも1つの開口部を備え、該開口部は排出機構内の水の流れを可能とし、第1水路内の水流の大半が多数の穴部の間の排出機構内を通過する。 According to a further feature of the present invention, (a) a water channel having a top opening and a bottom opening and defining a flow path from the bottom opening to the top opening, and (b) injecting air into the water. And a discharge mechanism having a plurality of holes for generating a plurality of bubbles in the water channel, the hole covers substantially the whole of the discharge mechanism, the discharge mechanism comprises at least one opening, the opening is The flow of water in the discharge mechanism is allowed, and most of the water flow in the first water channel passes through the discharge mechanism between the numerous holes.
本発明の更なる特徴によると、水路が略長方形断面をしている。 According to a further feature of the present invention, the water channel has a substantially rectangular cross section.
本発明の更なる特徴によると、水路が上部開口部に向かってテーパ状に狭まる。 According to a further feature of the present invention, the water channel narrows in a tapered manner toward the upper opening.
本発明の更なる特徴によると、前記穴部が排出機構間を略等間隔に空間を空けて配設される。 According to a further feature of the present invention, the holes are arranged with an approximately equal space between the discharge mechanisms.
本発明の更なる特徴によると、水路内を流れる水の流量を調整する調節可能な絞りを備え、水中の空気混和量を調整可能とする。 According to a further feature of the present invention, an adjustable throttle for adjusting the flow rate of the water flowing in the water channel is provided to allow adjustment of the amount of aeration in the water.
本発明の更なる特徴によると、水路の外方に配設される排出機構を備え、該排出機構が、前記水路内を流れる水の流量を調整し、水中の空気混和量を調整可能である。 According to a further feature of the present invention, it is provided with a discharge mechanism disposed outside the water channel, and the discharge mechanism can adjust the flow rate of water flowing through the water channel and adjust the amount of air mixed in the water. .
本発明の更なる特徴によると、定められた流路内の水流が形成されるとともに内部底面を備えるタンク内の汚水を清掃するための清掃システムであって、(a)タンクの内部底面に隣接して配設されるとともに、タンクを流れる汚水の底層を除去する収集開口部と、底層を収集する収集容器と、(b)収集容器から底層を除去するとともに、該底層が収集開口部を介してタンクから除去されるのに十分な容量を備えるポンプを有するポンプ機構からなる。 According to a further feature of the present invention, there is provided a cleaning system for cleaning sewage in a tank in which a water flow in a defined flow path is formed and having an inner bottom surface, wherein (a) adjacent to the inner bottom surface of the tank A collection opening for removing the bottom layer of the sewage flowing through the tank, a collection container for collecting the bottom layer, and (b) removing the bottom layer from the collection container, and the bottom layer through the collection opening. And a pump mechanism having a pump with sufficient capacity to be removed from the tank.
本発明の更なる特徴によると、前記収集容器が少なくとも部分的に傾斜した底面を備え、前記ポンプ機構付近で収集するために固化を生じせしめる。 According to a further feature of the present invention, the collection container has a bottom surface that is at least partially inclined to cause solidification for collection near the pump mechanism.
本発明の更なる特徴によると、ポンプ機構が空気ポンプ装置を用いて動作される。 According to a further feature of the present invention, the pump mechanism is operated using an air pump device.
本発明は、添付した図面を参照して、ほんの例示ではあるが、本明細書に記載される。本発明は、空気混和再循環養殖システムの構成及びその操作方法である。本発明に関する空気混和再循環養殖システムの原理と操作は、図面と添付記述を参照することでより理解できる。 The present invention will now be described, by way of example only, with reference to the accompanying drawings. The present invention is a configuration of an aeration recirculation aquaculture system and a method for operating the same. The principles and operation of an aeration recirculation aquaculture system according to the present invention may be better understood with reference to the drawings and accompanying descriptions.
図1,2及び3を参照する。図1は、本発明の好適な実施例に応じて構成され、操作される空気混和再循環養殖システム10の平面図である。図2は、図1の空気混和再循環養殖システム10のA−A線の断面図である。図3は、図1の空気混和再循環養殖システム10のB−B線の断面図である。
空気混和再循環養殖システム10は、例えば、魚、甲殻類のような水生生物を収容するための養殖槽12と空気混和槽14を有する。養殖槽12は流路16を定める。空気混和槽14は、養殖槽12で水に空気を混和するように構成された空気混和装置20を有する空気混和及び循環システム18を備える。空気混和装置20は、4つの空気ポンプ22から形成される。ごく一般の当業者は、空気混和装置20内の空気ポンプの数が様々な設計要件によって決まることを認識している。
一般的に、空気混和装置20内に1つの空気ポンプだけを有することは可能である。しかしながら、空気混和装置20が多数の空気ポンプに分割されることは、バイオマスが小さいとき、オペレーターが空気ポンプのバッテリーの一部を使用することを可能にし、また、バイオマス或いは空気混和の要求が増えるに応じて、より多くの空気ポンプを使用することを可能にする。従って、エネルギーの供給は必要な需要量に近いものになるので、エネルギーは節約される。空気ポンプ22は、酸素を加え、二酸化炭素を取り除くことにより、水に空気を混和させる。
空気混和装置20は、流路24を定める。流路26と同様に流路16と流路24は、空気混和槽14の残りの部分によって定められ、継続的に養殖槽12と空気混和槽14を通過するほぼ閉鎖した流路を定める。閉鎖流路が、「実質的に閉鎖」と記載されるのは、その流動の約10%は硝化サイクルを受けるため取り除かれ、主要流動の約1%は、廃棄固形物として取り除かれるためである(下記の検査トレイ33を参照)。閉鎖流路が、「継続的に養殖槽12と空気混和槽14を通過する」と記載されているが、この「継続的」という単語は、順序を意味するものではなく、閉鎖流路は、「継続的に空気混和槽14と養殖槽12を通過する」とも記載されうる。空気混和・循環システム18は、ほぼ閉鎖した流路のまわりを循環するように構成される。各空気ポンプ22は、この循環機能を実行する。空気ポンプ22は図5において、より詳細に記載される。
Reference is made to FIGS. FIG. 1 is a plan view of an aerated
The aeration
In general, it is possible to have only one air pump in the
The
操作において、空気の泡は、水を上に押し上げるように、空気ポンプ22で、水へ加えられる。この泡流動は、次に養殖槽12に進む。この時点で、水は約毎秒1メートルで移動する。しかしながら、この時点での水の速度は、毎秒20〜150cmの範囲で任意の場所で異なり、各空気ポンプ22の設計や使用されている空気ポンプの数に依存している。養殖槽12は、空気ポンプ22に接する傾斜内部底面28と、養殖槽12の残りの部分には傾斜内部底面30を有する。傾斜内部底面28は、傾斜内部底面30より急勾配である。
傾斜内部底面28は、空気ポンプ22を通過した泡流動を、養殖槽12内の遅い流れに徐々に合流させる。傾斜内部底面30の領域にある養殖槽12における流速は、水のほぼ均一な層流を可能にするように一般的に毎秒10cmである。速度は、養殖される生物にとって好適なスピードが維持される。傾斜内部底面30は、固形廃棄物が底部収集器32に向かって移動することを促進し、該底部収集器32は、流路16の端に近接する傾斜内部底面30に接して配置される。
底部収集器32は、廃棄物を含む汚水の底層を取り除く。汚水は、検査トレイ33を介して処理されるために送り込まれる。該検査トレイ33は、食べられなかった食物ペレットなどの重い固体を収集する。このことは、例えば餌やり方法を調整するなど、水生生物の養殖に関する決定を下したり、情報を集めることを可能にする。水及び沈殿物は、さらなる処理のため検査トレイ33から放たれる。一般的に分離網及び格子である分離機構34は、養殖槽12及び空気混和槽14の間に配置され、流路16のほぼ端部に設けられる。分離機構34は、空気混和装置20が詰まることを防ぐために、養殖槽12を通過する水をろ過するように構成される。
分離機構34は、分離機構34をふさぐ可能性がある物体、例えば魚の死骸などが分離機構34の上部に浮かび上がれるようにし、そこで容易に取り除けるようにするため、空気混和層14に向かって傾斜している。養殖槽12と空気混和槽14の閉鎖水路によって、よく酸素化され、脱ガスされた水が養殖槽12に入り、ほとんど酸素化されておらず、二酸化炭素で飽和した水が空気混和槽14へ戻ってゆく。それゆえ、最も大きな濃度差を作ることは、空気ポンプの操作において空気ポンプのガス移動を効率的に促進させる。上記したように、養殖槽12における水流のスピードは、空気ポンプ22の設計及び操作されている空気ポンプ22の数によって決まる。重い固体は養殖槽12の底に早く沈む傾向がある。それゆえ、水の流速及び傾斜内部底面30の傾斜は、固体が養殖槽12のより流れが少ない部分に蓄積しないように、構成される必要がある。固体は、水中へ望ましくない物質を放出するので、固体の蓄積を防ぐことは重要である。しかしながら、養殖槽12における水流のスピードは、最小のクリーニング速度によって決まり、該最小のクリーニング速度は、魚の快適さとガスの効率的な移動を考慮して、底部収集器32にむかって、傾斜内部底面30に沿って、固体が押されるために必要なものである。
In operation, air bubbles are added to the water with the
The inclined inner bottom surface 28 gradually merges the bubble flow that has passed through the
The
The
次に、図4を参照する。図4は、本発明の第2の実施例に応じて構成され操作される空気混和再循環養殖システム36の平面図である。空気混和再循環養殖システム36は2つの養殖槽36と2つの空気混和槽40を有する。各空気混和槽40は、空気混和・循環システム42を有する。空気混和再循環養殖システム36もまた、1つの底部収集器44と各養殖槽38に配置された分離機構46を有する。養殖槽38と空気混和槽40は閉鎖流路を定める。
Reference is now made to FIG. FIG. 4 is a plan view of an aeration
空気ポンプ22は、既知の空気ポンプを改良したものであって、高い効率を有するものである。空気ポンプは、圧縮空気を使用し、該圧縮空気はポンプの底部に導入され、該ポンプは水より軽い空気泡と水の混合物を生成する。これはリフト効果を生む。Timmons&Reinemannの中の数名の研究者は、液体に対するガスの割合が25%より低い時に限り、空気ポンプが効率的であることを証明している。これは、いわゆる「泡流動」の現象を生む。数名の研究者は、ポンプの直径とその長さの割合が、1:15より小さくなることを薦める。標準の養殖機関での水槽は、非常に浅いので、通常の空気ポンプの直径は、約3インチに限定され、排出流量を制限する。
本発明は、空気混和槽14を通り、新たに空気混和された水の高い流速に基づいている。流動は、最小濃度を事前に定めた濃度より超えるように維持しながら、必要な溶解酸素を提供する。望ましい流動は、それゆえ、利用可能な濃度の範囲ごとに分割された必要とされる全酸素流束である。養殖において、一般的な酸素流量は、毎時バイオマス1トン当たり数百グラムであるので、一般的な必要とされる水流は、毎時バイオマス1トン当たり数百立方メートルである。それゆえ、一般的に適応される空気ポンプは、毎時数千立方メートルの流動能力を持つべきである。そのような流速は、典型的に直径が3インチに限定される従来の空気ポンプでは、現実的ではない。従来の空気ポンプの多くを使うことにより、この流速を提供する必要がある。しかしながら、多くの空気ポンプの製造、維持及び操作の費用は、非常に高すぎて商業的養殖において経済的ではない。さらに、低効率を生み出す操作の埋め合わせをすることは非常に困難である。それゆえ、本発明の空気ポンプ22は、1:15の割合を克服できる付加された特徴を有し、これにより、商業的養殖のための非常に効率的な空気ポンプを提供できる。
The
The present invention is based on the high flow rate of freshly aerated water through the
再度、図2を参照する。各空気ポンプ22は、排出機構50及び水路52を有する。水路52は、上部開口部54及び底部開口部56を有する。排出機構50は、底部開口部56に隣接する水路52の内部、もしくは底部開口部56に隣接する水路52の下部に配される。
また、図5を参照する。図5は排出機構50の平面図である。排出機構50は排出網58を有する。排出網58は、圧縮空気を複数の第2通気路62へと供給する、中央通気路60から形成される。本発明の好ましい実施形態に従えば、排出網58の表面は、縦は約45センチ、横は約35センチとなる。
第2通気路62は、水路52において、空気が水へ注入されることで気泡を発生させる複数の空気排出穴部64を有する。第2通気路62は、通常、硬質プラスチックなどのような硬質材料から形成される。穴部64は、通常、直径0.5mmである。さらに第2通気路62は硬質の支持構造に支えられた軟質部材から形成される。
穴部64は軟質部材表面を貫通する非常に細かいスリットとして形成される。穴部が軟質部材におけるスリットとして形成される際、これらは通常、目詰まりのない状態である。
本発明の好適な実施形態に従えば、排出網58あたり、約2000の穴部64が存在する。穴部64は実質的に均衡に排出網58上に配される。穴部64間の間隔の定型は、予測される気泡の直径を基準に定められる。気泡の融合を誘発することは望ましいことではない。
しかし、空気と水との間の接触表面を最大化することは望ましいことである。従って、穴部64の間隔の最小値は通常約6mmであり、この数値は予測される気泡の直径より20〜50%大きい。一般に穴部64は排出網58の大部分を覆う形状である。用語「覆う」は、少なくとも1m四方あたり、3000の穴部64が存在するということである。
全ての穴部64が流路24と垂直にある平面上で配されなかったとしても、穴部64間の間隔は、流路24と垂直にある平面上に穴部64の位置を予測することにより、割り当てられる。第2通気路62間にある複数の開口部66は排出網58を通して水の通過を可能とする一方、第2通気路62上に位置する穴部64は、さらに遠くまで、気泡を供給する。それぞれの開口部66の幅は、それぞれの第2通気路62の幅とほぼ同じである。
水と気泡の双方は均一の混合物を形成する為、編成し、出口に向かってその速度をゆっくりと上げる。空気ポンプ22への水流の大部分(通常ほぼ100%)は、穴部64の大部分(通常ほぼ100%)の間にある、排出網58の開口部66を通過する。
メンテナンス目的の為、排出網58は通常取り外し可能であり、水から空気ポンプ全体を取り出さなければならないという手間を解消する穴部64へと容易にアクセスすることができる。
Reference is again made to FIG. Each
Reference is also made to FIG. FIG. 5 is a plan view of the
The
The hole 64 is formed as a very fine slit that penetrates the surface of the soft member. When the holes are formed as slits in the soft member, these are usually free of clogging.
According to a preferred embodiment of the present invention, there are approximately 2000 holes 64 per
However, it is desirable to maximize the contact surface between air and water. Therefore, the minimum value of the interval between the holes 64 is usually about 6 mm, which is 20 to 50% larger than the expected bubble diameter. Generally, the hole 64 has a shape that covers most of the
Even if all the holes 64 are not arranged on a plane perpendicular to the
Both water and bubbles are knitted to form a uniform mixture and slowly increase its speed toward the outlet. Most of the water flow to the air pump 22 (usually approximately 100%) passes through an
For maintenance purposes, the
排出機構50は、中央通気路60と第2通気路62から水を速やかに排出することができる、水排出口68(図2)を含む。空気ポンプ22が作動不能の際、排出機構50へと入る水は、排出機構50へ圧縮空気が再び導入された際、水排出口68を介して排出機構50から排出される。圧縮空気は穴部64を介して空気が流れるまで排出機構50から水を押し出す。排出口は、水排出口68を通して空気が流出しないよう、穴部64の下方に位置している。通気路を開いた状態にしておくことは、気泡流動を生じる排出網58を通して、等しい空気の分配を可能とする。
穴部64の大きさと数は、水排出口68を通して空気が流出することなく通気路から水を排出することを確実にする為、構成される。水排出口68は、水が水排出口68を介して排出機構50から出て行くことのみを可能とする一方向のみのバルブを有する。
この特性は、空気ポンプ22が作動不能の場合、及びポンプが作動を再開した時に穴部64がふさがれている場合に、汚水が通気路から入ってくるのを防ぐ為、重要である。
水排出口68は、該システムにおける空気の等しい分配を確実にする為、空気混和タンク14の底部にまで延設される。
The
The size and number of the holes 64 are configured to ensure that water is discharged from the vent path without air flowing out through the
This characteristic is important in order to prevent dirty water from entering the air passage when the
A
底部開口部56は通常、全体的もしくは少なくとも部分的に、内部傾斜底面30の全領域よりも下方に位置する。従って、空気混和タンク14は養殖層よりも深い。
この増大した深さは空気ポンプ22の効率的な操作を可能とする。水路52は、ほぼ長方形の断面を有する。水路52の長方形断面は、水路52の長さを延長することなく、空気ポンプ22での水流の増加を可能とする。
このことは、従来の円形断面の空気ポンプにも共通した要件である。また長方形断面は空きスペースを活用させることを可能とする。さらに水路52は上部開口部54に向かって先細りになる。
底部開口部56から上部開口部54までの断面領域の変化は、空気ポンプ22内部の流速のゆるやかな増加を可能とし、特に底部開口部56においての摩擦による損失を防ぐ。
底部開口部56は、誘導された水が突然の速度変化に耐える。
水路52は、上部開口部54が養殖層12に接するよう、水路52を曲げることにより、水路52の上流から養殖層12の流路16へ、直接働きかけるよう、構成される。
The
This increased depth allows for efficient operation of the
This is a requirement common to conventional circular cross-section air pumps. In addition, the rectangular cross section makes it possible to make use of an empty space. Further, the
The change in the cross-sectional area from the
The
The
次に図6を参照する。図6は調整可能な絞り70の平面図である。また図2も参照する。最初に、空気混和・再循環・養殖システム10の主要な動力源は圧縮空気である。従って、圧縮空気の効果的使用は、生成される気泡が出来る限り水路52に留まることを意味する。
調整可能な絞り70は、水路52の下方で、且つ排出網58に隣接した箇所に配される。従って、水の混和の量を調節することができる。調整可能な絞り70は2つの側部支持部材72と複数の中央延長部材74を有する網として形成される。
延長部材74の幅と間隔は、排出網58(図5)の開口部66の幅と間隔と一致するよう構成される。調整可能な絞り70は、延長部材74の延長方向が開口部66の延長方向と水平になるよう配置される。
従って、排出網58に関する調整可能な絞り70の横方向の動作により、水路52を介して、水流速度を制御することが可能となる。調整可能な絞り70と同様な機能を有する装置が水路52のどこにでも配備されることは、当業者は理解する。
Reference is now made to FIG. FIG. 6 is a plan view of the
The
The width and interval of the
Accordingly, the water flow velocity can be controlled via the
次に図7aを参照する。図7aは、本発明の最も好適な実施形態に従い構築及び実施される空気混和・再循環養殖システム10の図1のA−A線における断面図である。
本発明の最も好適な実施形態に従い、水路52の上部開口部54は実質上、全体として養殖層12内の水の停止レベル以下におかれる。
水の「活動していない状況」とは、空気混和・再循環システム18が操作不能で、且つ、空気混和・再循環養殖システム10内で異なる水面を作り出す「気泡流動」が生じない場合における、養殖層12内の水面のことであると定義されている。
本発明の最も好適な実施形態に従い、空気ポンプ22は、停止レベル以上に水位を上げる必要はなく、このことが引上げるエネルギーの節約となる。
加えて、上述した図5における水路52の断面図の先細り形状が、一般的にここでは適用されないので、本発明の最も好適な実施形態において、水路52の断面図は通常、先細り形状にならない。
次に図7bを参照する。図7bは本発明の最も好適な実施形態の空気混和タンク14の構成を示したものである。最も好適な実施形態に合わせて、空気排出機構90は空気混和タンク14内部の水路52に対して、外部に配置される。空気排出機構90は水路52における水流速度を制御する為に構成され、それによって水の空気混和の量が制御される。
空気排出機構90は主要通気路92を有し、主要通気路92は空気を第二通気路94へと供給する。第二通気路94は、空気を空気混和タンク14内の水へ注入する為、構成された複数の穴部(図示せず)を有する。従って、水を軽くさせる気泡を作り出し、空気ポンプ22の外側の水の密度を低減する。
水の密度の低減は、矢印98で示され、空気ポンプ22の排出網58により作られる、空気ポンプ22内の上向きの水流を減じさせる。従って、空気ポンプ22において汲み上げられた水流速度は空気排出機構90により低減される。それ故、空気排出機構90は、調整可能な絞り70が不利益をもたらすことなしに、調整可能な絞り70(図6)と同様な機能を実行する。
調整可能な絞り70は、局所的に水流速度を増加させることによりエネルギーの損失を生じさせる、断面領域における水流の急激な減少により、該水流を制限する。
さらに、空気排出機構90により水に加えられた空気もまた、空気ポンプ22において水と混和させるのに使用される。従って、空気排出機構90は空気ポンプ22における上方への流れを減少させるのに非常に効率的な装置である。水路52において水が上昇することを確実に行う為に、水路52内部における水と空気の混合物は、空気混和タンク14における水路52の外部にある混合物よりも軽くなければならない。従って、空気排出機構90の1ユニットあたりの穴部の数は、排出網58の1ユニットあたりの穴部の数よりも少ない。このことは、通常、第二通気路94上の穴部の間隔と同様、第二通気路94の数を合わせることにより、達成される。空気排出機構90は空気混和タンク14内部の排出網58と同じ高さに配置される。空気排出機構90は複数の支持脚部100により支えられている。
空気排出機構90全体は1若しくは複数の空気ポンプ22が使用できる場合であっても使用されることが示されている。
このことは、使用可能な空気ポンプ22における水の保持時間が操作中の空気ポンプ22の数から独立したものとなるよう、使用可能な空気ポンプ22の外側の水に対して所望する密度の割合に空気を維持することを、確実に行う。
加えて、空気混和タンク14内の水は、空気混和タンク14の上端から空気排出機構90に向かって、流れ落ちる。これは、空気排出機構90より低いところに流すことによって、水が空気排出機構90を迂回するのを防ぐ為のものである。
従って、仕切り板102は空気混和タンク14の内部に配備される。仕切り板102の上端は空気混和タンク14内部の停止レベルの水位よりも低いところに配される。検査トレイ33は水流を妨害しないように配される。
その上、全ての空気ポンプ22が使用可能でなかったとしても、動いていない空気ポンプ22は空気混和タンク14からの水の逆流を防ぐ為、閉鎖される必要があり、このことは水の流れのパターンにおける近道を局所的に生じさせる。
従って、水路52の上部開口部54は、1またはそれ以上の浮力のある部材から形成されたヒンジ付フラップ104を含む。ヒンジ付フラップ104は自動的に、水路52からの流れがないとき、上部開口部54を閉鎖する。
Reference is now made to FIG. FIG. 7a is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1 of an aeration /
In accordance with the most preferred embodiment of the present invention, the
The “inactive” state of water is when the aeration /
In accordance with the most preferred embodiment of the present invention, the
In addition, since the tapered shape of the cross-sectional view of the
Reference is now made to FIG. FIG. 7b shows the configuration of the
The air exhaust mechanism 90 has a
The reduction in water density is indicated by arrows 98 and reduces the upward water flow in the
The
Furthermore, the air added to the water by the air exhaust mechanism 90 is also used to mix with the water in the
The entire air exhaust mechanism 90 is shown to be used even when one or
This is the ratio of the desired density to the water outside the
In addition, the water in the
Therefore, the partition plate 102 is disposed inside the
Moreover, even if not all
Accordingly, the
次に図8を参照する。図8は、底層収集器32を示す、空気混和・再循環養殖システム10の図1のC−C線における断面図である。また図3も参照する。底層収集器32は、内部傾斜底面30の最も下位の領域に隣接して配される収集開口部76を有する。
作動中、タンク内の比重の大きい固形物が最も高濃度である、流路16を介して流される、汚染された水の底層は収集開口部76を介して、養殖タンク12から、底層を収集する為、設計された収集容器78へと移される。
収集開口部76は、収集容器78と、少なくとも1つのヒンジ88により、収集容器78の上部に付着された収集扉86との間における開口部によって形成される。
収集扉86は通常、内部傾斜底面30の全幅を実質上、補う長方形プレートである。収集扉86は、通常の操作において、収集扉86を開けた状態に保つ為、浮力のある物質からなる。計測装置(図示せず)は収集開口部76の大きさを保つ為、収集扉86をつなぐ。
収集開口部76の高さは通常、内部傾斜底面30より約1cm上方に設定される。従って、底部収集器32は、傾斜した幅広プロペラに対して動く部材の層を切断する、機械的木製飛行機(carpenter's wood plane)のように作動する。
上述したように、収集扉86はヒンジにより収集容器78に取付けられる。これは検査及びメンテナンスの為、収集容器78へのアクセスを容易とすることができる。
ポンプ機構80は収集容器78の内容物を検査トレイ33(図1)へ移す。
ポンプ機構80は、流路16を介して汚水の底層を流すのに充分な速度で、収集開口部76を介して取り除かれる。ポンプの速度は養殖槽12の底層付近に存する比重の大きい固形物を取り除くのに充分である必要があることが示唆されている。
一般に、必要とされるポンプの速度は、底層収集器32に近接する流路16における平均断面水流速度および収集開口部76の領域による速度と、等しいか、もしくは高い。
ポンプ機構80は、水路82と空気排出機構84を含む空気ポンプ装置を使用しながら作動する。排出機構84の穴部は、排出網58の穴部64と同じ位置に配され、単一の圧縮空気の使用が可能となる。
従って、単一の圧縮器は、それぞれの空気混和・再循環養殖システム10と単一のエンジンを搭載した空気混和・再循環養殖システム10の配列に働きかける。
収集容器78は、通常、底層表面に対して少なくとも40%の勾配を有し、ポンプ機構80の注入口付近に固形物を収集させるよう構成される。
Reference is now made to FIG. 8 is a cross-sectional view of the aeration /
During operation, the bottom layer of contaminated water that is flushed through the
The
The collection door 86 is typically a rectangular plate that substantially compensates for the entire width of the inner
The height of the
As described above, the collection door 86 is attached to the
The
The
In general, the required pump speed is equal to or higher than the average cross-sectional water flow velocity in the
The
Thus, a single compressor acts on an array of aeration /
The
本発明が明細書で示された実施形態及び記載された事項に限定されるものでないことは、当業者に理解されている。むしろ、本発明の範囲は、ここで記載された様々な特性の組み合わせ及び補助的組み合わせの双方、例えば、変更及び修正などといったものを含む。
それによって、上述の記載を読むことにより、当業者は、従来技術とは異なるものであることを理解する。
It will be appreciated by persons skilled in the art that the present invention is not limited to the embodiments shown and the matters described. Rather, the scope of the invention includes both various combinations and subcombinations of features described herein, such as changes and modifications.
Thereby, upon reading the above description, those skilled in the art will appreciate that it differs from the prior art.
Claims (25)
(b)空気混和水を生成するとともに、第2流路を定める空気混和装置を備える空気混和・循環システムからなり、
前記第1流路と前記第2流路が少なくとも部分的に前記養殖槽と前記空気混和装置と連通する閉鎖流路を定め、
前記空気混和・循環システムが前記閉鎖流路周囲に前記空気混和水を循環させることを特徴とする空気混和・再循環養殖システム。 (A) a first flow path and a culture tank in which aquatic organisms are grown;
(B) It comprises an aeration / circulation system that generates aeration water and includes an aeration device that defines the second flow path,
The first flow path and the second flow path at least partially define a closed flow path communicating with the aquaculture tank and the aeration apparatus;
The aeration / recirculation aquaculture system, wherein the aeration / circulation system circulates the aeration water around the closed channel.
前記水路が上部開口部と底部開口部を備え、
前記排出機構が水中に空気を注入し、前記水路内に複数の気泡を形成するための複数の穴部を有するとともに該穴部が前記排出機構の大半を覆い、
前記排出機構が、少なくとも1つの開口部を備え、該開口部が前記排出機構内の水の通過を可能とし、
前記第2流路内を流れる水の大半が、多数形成された穴部の間の前記排出機構を通過することを特徴とする請求項1記載のシステム。 The aeration apparatus includes an air pump including a discharge mechanism and a water channel,
The water channel comprises a top opening and a bottom opening;
The discharge mechanism injects air into the water and has a plurality of holes for forming a plurality of bubbles in the water channel, and the holes cover most of the discharge mechanism,
The discharge mechanism comprises at least one opening, the opening allowing passage of water in the discharge mechanism;
The system according to claim 1, wherein most of the water flowing in the second flow path passes through the discharge mechanism between a plurality of formed holes.
(b)前記水路の前記底部開口部の少なくとも一部が、前記内部底面の任意部分より下方に配設されることを特徴とする請求項2記載のシステム。 (A) the aquaculture tank has an inner bottom surface;
(B) The system according to claim 2, wherein at least a part of the bottom opening of the water channel is disposed below an arbitrary portion of the inner bottom surface.
前記水中の空気混和量を調整可能なことを特徴とする請求項2記載のシステム。 The air pump comprises an adjustable throttle for adjusting the flow rate of water flowing in the water channel;
The system according to claim 2, wherein an amount of air mixed in the water is adjustable.
該排出機構が、前記水路内を流れる水の流量を調整し、
前記水中の空気混和量を調整可能であることを特徴とする請求項2記載のシステム。 The air pump includes a discharge mechanism disposed outside the water channel;
The discharge mechanism adjusts the flow rate of water flowing in the water channel,
The system according to claim 2, wherein an amount of air mixed in the water is adjustable.
該分離機構が、前記空気混和装置の詰りを防止するために前記養殖槽から排出された水を濾過することを特徴とする請求項1記載のシステム。 A separation mechanism disposed between the aquaculture device and the aeration apparatus at the substantially end of the first flow path;
The system according to claim 1, wherein the separation mechanism filters water discharged from the aquaculture tank in order to prevent clogging of the aeration apparatus.
前記養殖槽が内部底面を備え、
前記収集開口部が、前記内部底面に隣接して配設され、
前記第1流路を流れる汚水の底層が前記収集開口部を介して前記養殖槽から除去されることを特徴とする請求項1記載のシステム。 Further comprising a bottom collector with a collection opening;
The aquaculture tank has an inner bottom surface;
The collection opening is disposed adjacent to the inner bottom surface;
The system according to claim 1, wherein a bottom layer of sewage flowing through the first flow path is removed from the aquaculture tank through the collection opening.
(b)前記底部収集器が前記収集容器から底層を除去するポンプ機構を有し、該ポンプ機構が前記収集開口部を介して前記第1流路から前記底層を除去するのに十分な吸引力を備えることを特徴とする請求項13記載のシステム。 (A) the bottom collector comprises a collection container for collecting the bottom layer;
(B) The bottom collector has a pump mechanism for removing the bottom layer from the collection container, and the pump mechanism has a suction force sufficient to remove the bottom layer from the first flow path through the collection opening. 14. The system of claim 13, comprising:
(b)前記水中に空気を注入し可能とし、前記水路内に複数の気泡を生じせしめる複数の穴部を有する排出機構からなり、
前記穴部は前記排出機構の略全体を覆い、
該排出機構は少なくとも1つの開口部を備え、該開口部は前記排出機構内の水の流れを可能とし、
前記第1水路内の水流の大半が前記多数の穴部の間の排出機構内を通過することを特徴とする空気ポンプシステム。 (A) a water channel having a top opening and a bottom opening, and defining a flow path from the bottom opening to the top opening;
(B) It is possible to inject air into the water, and comprises a discharge mechanism having a plurality of holes for generating a plurality of bubbles in the water channel,
The hole covers substantially the entire discharge mechanism,
The drainage mechanism comprises at least one opening, which allows the flow of water in the drainage mechanism;
The air pump system characterized in that most of the water flow in the first water passage passes through a discharge mechanism between the multiple holes.
前記水中の空気混和量を調整可能なことを特徴とする請求項17記載のシステム。 An adjustable throttle for adjusting the flow rate of water flowing in the water channel,
The system according to claim 17, wherein the amount of air mixed in the water is adjustable.
該排出機構が、前記水路内を流れる水の流量を調整し、
前記水中の空気混和量を調整可能であることを特徴とする請求項17記載のシステム。 A discharge mechanism disposed outside the water channel,
The discharge mechanism adjusts the flow rate of water flowing in the water channel,
The system according to claim 17, wherein an amount of air mixed in the water is adjustable.
(a)前記タンクの内部底面に隣接して配設されるとともに、前記タンクを流れる汚水の底層を除去する収集開口部と、
(b)前記底層を収集する収集容器と、
(c)前記収集容器から前記底層を除去するとともに、該底層が前記収集開口部を介して前記タンクから除去されるのに十分な容量を備えるポンプを有するポンプ機構からなることを特徴とする清掃システム。 A cleaning system for cleaning a sewage in a tank provided with a water flow in a defined flow path and having an inner bottom surface,
(A) a collection opening disposed adjacent to the inner bottom surface of the tank and removing a bottom layer of sewage flowing through the tank;
(B) a collection container for collecting the bottom layer;
(C) Cleaning comprising a pump mechanism having a pump with a capacity sufficient to remove the bottom layer from the collection container and to be removed from the tank through the collection opening. system.
24. The system of claim 23, wherein the pump mechanism is operated using an air pump device.
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