JP2019170362A

JP2019170362A - 水浄化循環機能を有する温室水産養殖設備

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Publication number: JP2019170362A
Application number: JP2018176660A
Authority: JP
Inventors: 暁君牛; Xiaojun Niu
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2018-03-29
Filing date: 2018-09-20
Publication date: 2019-10-10
Anticipated expiration: 2038-09-20
Also published as: JP6573347B1; CN108391616A

Abstract

【課題】水資源を循環利用し、水を節約することができ、かつ、環境にやさしいソーラーエネルギーをエネルギー源とし、環境への汚染を低減することができ、天然資源が不足して、生態環境が悪い地域に広く適用可能な、水浄化循環機能を有する温室水産養殖設備を提供する。【解決手段】本温室水産養殖設備は、主に、温室ビニールハウス１、ソーラーパネル装置２、水質浄化装置３、水耕池４、養殖池５、第一酸素発生器６、検出装置７、温度制御装置８、湿度制御装置９、換気装置１０およびメインコントローラ１１で構成される。まず、水質浄化装置３を用いて養殖池５から排出された汚水の物理的浄化を行い、続いて水耕池４を利用して物理的浄化を行った後の水の生態学的浄化を行い、最後に浄化された水を養殖池５に戻し、循環利用する。ソーラーパネル装置２は、温室ビニールハウス１内の水質浄化装置３、第一酸素発生器６および検出装置７にエネルギーを供給する。【選択図】図１

Description

本発明は、温室養殖技術に関し、具体的には水浄化循環機能を有する温室水産養殖設備に関する。

温室水産養殖における水質浄化は比較的複雑な１つの問題である。現在、中国では、表面水質汚染という深刻な問題に直面し、全国の表層水質汚染は深刻であり、湖（または貯水池）の富栄養化の問題は特に深刻である。湖（または貯水池）などの水域が汚染されると、人間の水産養殖に深刻な影響を及ぼし、大きな経済的損失をもたらすことになる。したがって、養殖水の浄化という問題を解決することは、養殖産業が直面する主要な技術的課題となっている。

また、水産養殖汚水の過剰排出は、解決困難な非点源の汚染や、湖、河川、浅海域の生態系の富栄養化を引き起こし、多くの住民の健康を脅かす可能性がある。このため、新しい緑化技術の革新により生産コストを低減させ、特に生態学的および環境的品質を向上させ、自然界の食物連鎖の循環を維持し、持続可能な発展を実現することが望まれている。

従来技術において、生態学と機械を組み合わせた浄水装置はなく、そのほとんどは一連の物理的（または化学的）な方法で水質浄化を解決するソリューション（デバイス）である。温室水産養殖を目的とする水質浄化装置は現状では実現されていない。

本発明の目的は、上記従来技術にの課題を克服し、水浄化循環機能を有する温室水産養殖設備を提供することである。この水浄化循環機能を有する温室水産養殖設備では、生態学と物理学との組み合わせにより、汚染した水の排出を回避し、水の循環浄化を実現することができる。
本発明の目的は、以下の技術的解決手段によって実現される。すなわち、本水浄化循環機能を有する温室水産養殖設備は、
温室ビニールハウスと、
温室ビニールハウスの頂部に取り付けられたソーラーパネル装置と、
温室ビニールハウス内の下端に取り付けられた水質浄化装置、水耕池、および養殖池と、
酸素管を介して水耕池と養殖池のいずれにも接続する第一酸素発生器と、
養殖池の上端に取り付けられた検出装置と、
養殖池内に取り付けられた温度制御装置と、
温室ビニールハウス内に取り付けられた湿度制御装置と、
温室ビニールハウスの上端に取り付けられた換気装置と、

ソーラーパネル装置、水質浄化装置、第一酸素発生器、検出装置、温度制御装置、湿度制御装置および換気装置にそれぞれ接続するメインコントローラと、を含む。

前記水質浄化装置は、配管を介して水耕池の入水管に接続し、養殖池は、配管を介して水耕池の排水管に接続し、かつ、養殖池の排水口は、水質浄化装置に接続し、水質浄化装置、第一酸素発生器、検出装置、温度制御装置、湿度制御装置および換気装置は、いずれもリードを介してソーラーパネル装置に接続する。

上記水質浄化装置は、順に接続する濾過池、吸着池、曝気池および貯水池を含み、上記濾過池の入水口は、養殖池の排水口に接続し、上記貯水池の排水口は、水耕池の入水管に接続することが好ましい。

上記吸着池内には均一に分布する複数の吸着機構が設けられ、本吸着機構は、吸着材料再生装置および複数の吸着プローブを含み、複数の吸着プローブは、吸着材料再生装置に取り付けられ、上記吸着プローブには吸着材料が充填されることが好ましい。

上記曝気池には、曝気機構および撹拌機構が設けられ、上記曝気機構は、第二酸素発生器および曝気プローブを含み、上記第二酸素発生器は、曝気池の底部に取り付けられ、上記第二酸素発生器は、曝気管を介して曝気プローブに接続し、該曝気プローブは、曝気池の下端に位置することが好ましい。

上記撹拌機構は、モータ、接続ロッド、接続アームおよびプロペラを含み、上記モータは、曝気池の上に取り付けられ、上記接続ロッドの一端は、モータに接続し、上記接続ロッドの他端は、接続アームの中間部に接続し、上記プロペラは、接続アームの端部に接続することが好ましい。

上記濾過池の下端には漏れ検出器が設けられ、上記濾過池の上端にはカードボードが設けられ、該カードボードは傾斜して取り付けられ、上記カードボード上には、均一に分布した複数のカードスロットが設けられ、上記カードスロットに濾過膜が取り付けられることが好ましい。
上記水浄化循環機能を有する温室水産養殖設備は、さらに、栄養液池を含み、該栄養液池は、水耕池に接続することが好ましい。

上記ソーラーパネル装置は、ソーラーパネル、ソーラーチャージコントローラ、バッテリパックおよびインバータを含み、上記ソーラーパネル、ソーラーチャージコントローラ、バッテリパックとインバータとの間は、リードを介して互いに接続し、上記ソーラーパネルは、調整機構によって温室ビニールハウスの頂部に取り付けられ、上記水質浄化装置、第一酸素発生器、検出装置、温度制御装置、湿度制御装置および換気装置は、いずれもリードを介してインバータに接続することが好ましい。

上記調整機構は、回転軸、調整板および油圧シリンダを含み、上記調整板の上端は、回転軸により温室ビニールハウスの頂端に取り付けられ、上記調整板の下端は、油圧シリンダにより温室ビニールハウスに取り付けられ、上記ソーラーパネルは、調整板上に固定される。
上記温室ビニールハウスは、鋼鉄製のフレームを含み、該フレームは、保温フィルムで被覆されることが好ましい。

上記換気装置は、排気ファンおよび排気モータを含み、上記フレームの下端にはウィンドウが設けられ、上記排気ファンは、ウィンドウ上に取り付けられ、かつ、上記排気ファンは、排気モータに接続することが好ましい。

上記検出装置は、水温検出器、気温検出器および湿度検出器を含み、上記水温検出器は、養殖池の上端に取り付けられ、かつ、上記水温検出器のプローブは、養殖池の水中に挿入され、上記気温検出器および湿度検出器は、いずれも養殖池の上端に取り付けられ、かつ、上記気温検出器のプローブおよび湿度検出器のプローブは、いずれも養殖池の上に位置することが好ましい。
本水浄化循環機能を有する温室水産養殖設備の作動原理は、以下のとおりである。

本発明では、ソーラーパネル装置を利用してソーラーエネルギーから電気への変換を効果的に実現し、装置に電力を供給する。同時に、本発明では、一方では、水質浄化装置の濾過池、吸着池、曝気池および貯水池により、養殖池内の水質を浄化し、貯水池で一時的に貯蔵し、養殖池で必要があれば、貯水池から水耕池によって養殖池に水を供給する。他方では、養殖池の水質は、水浄化装置により浄化した後、水耕池によって生態学的浄化を行う。また、養液を添加する必要がある個々の水耕植物については、栄養液池により栄養液を加えることができ、水耕植物は、必要に応じて濾過池から水質交換を行うことができる。メインコントローラは、指示を定期的に発信し、第一酸素発生器を始動させ、養殖池および水耕池に酸素を補充する。温度および湿度条件を調整する必要があれば、メインコントローラは、検出装置のフィードバック情報に従って、温度制御装置および湿度制御装置を制御し、温室ビニールハウス内の温度および湿度を調整かつ制御する。本発明はで、メインコントローラによって、水質処理装置の始動を自動的に選択し、水質の浄化、交換を効果的に行い、水資源の循環利用を実現する。
本発明は、従来技術に対して以下の利点を有する。

１、本水浄化循環機能を有する温室水産養殖設備は、主に、温室ビニールハウス、ソーラーパネル装置、水質浄化装置、水耕池、養殖池、第一酸素発生器、検出装置、温度制御装置、湿度制御装置、換気装置およびメインコントローラで構成される。これにより、水資源の循環利用、節水を実現できるだけでなく、汚染された水の排出を回避することができ、環境を保護することができる。

２、本水浄化循環機能を有する温室水産養殖設備は、ソーラーエネルギーを用いてエネルギーを供給し、水を循環利用することができる。したがって、植物の蒸散による水の消費を除いて、システム外に養殖水を排出する必要はない。これにより、ソーラーエネルギーを効果的に利用し、環境を間接的かつ効果的に保護し、天然資源への依存も低減し、植栽と養殖との組み合わせおよび汚染物質のゼロエミッションを実現する。

３、本水浄化循環機能を有する温室水産養殖設備は、生態学的および物理学的に組み合わせられた水浄化装置を利用し、効果的にコストを節約することができ、効果が顕著である。
４、本水浄化循環機能を有する温室水産養殖設備は、天然資源が不足し、生態環境が悪い地域に広く適用できる。

図１は本発明の一実施形態による水浄化循環機能を有する温室水産養殖設備の構造を示す概略図である。図２は本発明の一実施形態によるソーラーパネル装置が温室ビニールハウスの頂部に取り付けられた構造を示す概略図である。図３は本発明の一実施形態による水質浄化装置の構造を示す概略図である。図４は本発明の一実施形態による濾過池の構造を示す概略図である。図５は図４におけるＡ位置の拡大概略図である。

図６は本発明の一実施形態による吸着池の構造を示す概略図である。図７は本発明の一実施形態による曝気池の構造を示す概略図である。図８は本発明の一実施形態による曝気池の上面図である。図９は本発明の一実施形態による水耕池の構造を示す概略図である。

以下、図面および実施例を参照して本発明をさらに説明する。

図１に示すとおり、水浄化循環機能を有する温室水産養殖設備は、温室ビニールハウス１、温室ビニールハウス１の頂部に取り付けられたソーラーパネル装置２（取り付け構造は図２に示すとおりである）、温室ビニールハウス１内の下端に取り付けられた水質浄化装置３、水耕池４、養殖池５、酸素管１２により、水耕池４および養殖池５のいずれにも接続した第一酸素発生器６、養殖池５の上端に取り付けられた検出装置７、養殖池５内に取り付けられた温度制御装置８、温室ビニールハウス１内に取り付けられた湿度制御装置９、温室ビニールハウス１の上端に取り付けられた換気装置１０、およびソーラーパネル装置２、水質浄化装置３、第一酸素発生器６、検出装置７、温度制御装置８、湿度制御装置９および換気装置１０にそれぞれ接続したメインコントローラ１１、を含む。上記水質浄化装置３は、配管を介して水耕池４の入水管に接続し、養殖池５は、配管を介して水耕池４の排水管に接続し、かつ、養殖池５の排水口は、水質浄化装置３に接続し、水質浄化装置３、第一酸素発生器６、検出装置７、温度制御装置８、湿度制御装置９および換気装置１０は、いずれもリードを介してソーラーパネル装置２に接続する。設計費を節約するために、本発明では温度制御装置８および湿度制御装置９は、市販品を購入することができる。

図３に示すとおり、上記水質浄化装置３は、順に接続された濾過池３−１、吸着池３−２、曝気池３−３および貯水池３−４を含む。上記濾過池３−１の入水口は、養殖池５の排水口に接続し、上記貯水池３−４の排水口は、水耕池４の入水管に接続する。

図６に示すとおり、前記吸着池３−２内には均一に分布する複数の吸着機構１３が設けられ、本吸着機構１３は、吸着材料再生装置１３−１および複数の吸着プローブ１３−２を含む。複数の吸着プローブ１３−２は、吸着材料再生装置１３−１に取り付けられ、上記吸着プローブ１３−２に吸着材料が充填される。ここで、吸着材料は、改質活性炭、非水溶性シリケート、改質アタパルジャイトおよび成熟粗尾鉱が１０：４：１：２の比で構成された混合物である。吸着池３−２において、吸着材料が充填された吸着プローブ１３−２は、吸着池３−２の水中に浸漬し、水中の一部の耐火性有機物、重金属、窒素とリンの汚染物質を吸着かつ除去する。吸着プローブ１３−２中の吸着材料の吸着能力が飽和すると、吸着材料再生装置１３−１が、これらの吸着材料を再生し、吸着材料の吸着能力を回復させることにより、吸着材料を再利用し、資源の節約および循環利用の効果を達成することができる。これらの吸着材料再生装置１３−１は、市販品を購入することができ、かつ、その具体的なモデルの選択は吸着材料の再生方式（酸塩基再生方式または熱再生方式など）に応じて決定される。

図７、８に示すとおり、上記曝気池３−３には、曝気機構１４および撹拌機構１５が設けられる。上記曝気機構１４は、第二酸素発生器１４−１および曝気プローブ１４−２を含む。上記第二酸素発生器１４−１は、曝気池３−３の底部に取り付けられ、上記第二酸素発生器１４−１は、曝気管１４−３を介して曝気プローブ１４−２に接続し、本曝気プローブ１４−２は、曝気池３−３の下端に位置する。上記撹拌機構１５は、モータ１５−１、接続ロッド１５−２、接続アーム１５−３およびプロペラ１５−４を含む。上モータ１５−１は、曝気池３−３の上に取り付けられ、上記接続ロッド１５−２の一端は、モータ１５−１に接続し、上記接続ロッド１５−２の他端は、接続アーム１５−３の中間部に接続し、上記プロペラ１５−４は、接続アーム１５−３の端部に接続する。

図４に示すとおり、上記濾過池３−１の下端に漏れ検出器１６が設けられ、上記濾過池３−１の上端には、カードボード１７が設けられ、本カードボード１７は傾斜して取り付けられる。上記カードボード１７上に、均一に分布した複数のカードスロット１８が設けられ、上記カードスロット１８に濾過膜が取り付けられる。具体的には各カードスロットに取り付けられた濾過膜の濾過孔の孔径は同じではない。これにより、濾過機能を効果的に実現することがでる。さらに、取り付けやすく、メンテナンス、クリーニング、メンテナンスなどのフォローアップ作業が簡単で便利である。そして、濾過膜の材料は、ポリプロピレンであり、ポリプロピレンには接着剤を使用せず、化学的に安定で、可撓性があり、破損しにくく、高温耐性があり、オートクレーブに耐えることができ、無毒無臭で、耐酸性と耐アルカリ性がある。

上記水浄化循環機能を有する温室水産養殖設備は、さらに、栄養液池１９を含み、本栄養液池１９は、水耕池４に接続する。栄養液池１９は、水耕池４に十分な栄養素を供給し、水耕池４の生態学的浄化効果を確保する。図９に示すとおり、水質を浄化かつ向上する。水生アスパラガスレタス、ヨウサイ、トマト、レタス、キュウリなどが栽培される。

上記ソーラーパネル装置２は、ソーラーパネル２−１、ソーラーチャージコントローラ、バッテリパックおよびインバータを含む。上記ソーラーパネル２−１、ソーラーチャージコントローラ、バッテリパックとインバータとの間は、リードを介して互いに接続する。上記ソーラーパネル２−１は、調整機構２０により温室ビニールハウス１の頂部に取り付けられる。上水質浄化装置３、第一酸素発生器６、検出装置７、温度制御装置８、湿度制御装置９および換気装置１０は、いずれもリードを介してインバータに接続する。上記調整機構２０は、回転軸２０−１、調整板２０−２および油圧シリンダ２０−３を含む。上記調整板２０−２の上端は、回転軸２０−１により温室ビニールハウス１の頂端に取り付けられる。上記調整板２０−２の下端は、油圧シリンダ２０−３により温室ビニールハウス１に取り付けられる。上記ソーラーパネル２−１は、調整板２０−２上に固定される。ソーラーパネル装置２は、調整装置を用いて取り付けられ、ソーラーパネル２−１は、太陽の移動と共に角度を変えることができ、ソーラーエネルギーを最も効果的に利用する。

上記温室ビニールハウス１は、鋼鉄製のフレーム１−１を含み、本フレーム１−１は、保温フィルムで被覆される。本構造は簡単であり、良好な温室効果を確保することができる。

上記換気装置は、排気ファンおよび排気モータを含む。上記フレームの下端にウィンドウが設けられ、上記排気ファンは、ウィンドウ上に取り付けられ、かつ、上記排気ファンは、排気モータに接続する。

上記検出装置７は、水温検出器７−１、気温検出器７−２および湿度検出器７−３を含む。上記水温検出器７−１は、養殖池５の上端に取り付けられ、かつ、上記水温検出器７−１のプローブは、養殖池５の水中に挿入される。上記気温検出器７−２および湿度検出器７−３は、いずれも養殖池５の上端に取り付けられ、かつ、上記気温検出器７−２のプローブおよび湿度検出器７−３のプローブは、いずれも養殖池５の上に位置する。本構造は簡単で、検出が正確であり、メインコントローラがタイムリーに制御命令を発信できるように維持される。

上記具体的な実施形態は、本発明の好ましい実施例であり、本発明を限定するものではない。本発明の技術的思想から逸脱することのない、他の変更または他の均等な置換は、いずれも本発明の技術的範囲に含まれる。

１は温室ビニールハウスであり、１−１はフレームであり、１−２は保温フィルムであり、２はソーラーパネル装置であり、２−１はソーラーパネルであり、３は水質浄化装置であり、３−１は濾過池であり、３−２は吸着池であり、３−３は曝気池であり、３−４は貯水池であり、４は水耕池であり、５は養殖池であり、６は第一酸素発生器であり、７は検出装置であり、７−１は水温検出器であり、７−２は気温検出器であり、７−３は湿度検出器であり、８は温度制御装置であり、９は湿度制御装置であり、１０は換気装置であり、１１はメインコントローラであり、１２は酸素管であり、１３は吸着機構であり、１３−１は吸着材料再生装置であり、１３−２は吸着プローブであり、１４は曝気機構であり、１４−１は第二酸素発生器であり、１４−２は曝気プローブであり、１４−３は曝気管であり、１５は撹拌機構であり、１５−１はモータであり、１５−２は接続ロッドであり、１５−３は接続アームであり、１５−４はプロペラであり、１６は漏れ検出器であり、１７はカードボードであり、１８はカードスロットであり、１９は栄養液池であり、２０は調整機構であり、２０−１は回転軸であり、２０−２は調整板であり、２０−３は油圧シリンダである。

Claims

水浄化循環機能を有する温室水産養殖設備であって、
温室ビニールハウスと、
温室ビニールハウスの頂部に取り付けられたソーラーパネル装置と、
温室ビニールハウス内の下端に取り付けられた水質浄化装置、水耕池、および養殖池と、
酸素管を介して、水耕池と養殖池のいずれにも接続した第一酸素発生器と、
養殖池の上端に取り付けられた検出装置と、
養殖池内に取り付けられた温度制御装置と、
温室ビニールハウス内に取り付けられた湿度制御装置と、
温室ビニールハウスの上端に取り付けられた換気装置と、
ソーラーパネル装置、水質浄化装置、第一酸素発生器、検出装置、温度制御装置、湿度制御装置および換気装置にそれぞれ接続したメインコントローラ、を含み、
前記水質浄化装置は、配管を介して水耕池の入水管に接続し、養殖池は、配管を介して水耕池の排水管に接続し、かつ、養殖池の排水口は、水質浄化装置に接続し、水質浄化装置、第一酸素発生器、検出装置、温度制御装置、湿度制御装置および換気装置は、いずれもリードを介してソーラーパネル装置に接続する、ことを特徴とする、
水浄化循環機能を有する温室水産養殖設備。
前記水質浄化装置は、順に接続した濾過池、吸着池、曝気池および貯水池を含み、前記濾過池の入水口は、養殖池の排水口に接続し、貯水池の排水口は、水耕池の入水管に接続する、ことを特徴とする、
請求項１に記載の水浄化循環機能を有する温室水産養殖設備。
前記吸着池内には、均一に分布した複数の吸着機構が設けられ、該吸着機構は、吸着材料再生装置および複数の吸着プローブを含み、複数の吸着プローブは、吸着材料再生装置に取り付けられ、前記吸着プローブには、吸着材料が充填される、ことを特徴とする、
請求項２に記載の水浄化循環機能を有する温室水産養殖設備。
前記曝気池には、曝気機構および撹拌機構が設けられ、曝気機構は、第二酸素発生器および曝気プローブを含み、第二酸素発生器は、曝気池の底部に取り付けられ、第二酸素発生器は、曝気管を介して曝気プローブに接続し、該曝気プローブは、曝気池内の下端に位置し、
撹拌機構は、モータ、接続ロッド、接続アームおよびプロペラを含み、モータは、曝気池の上部に取り付けられ、接続ロッドの一端は、モータに接続し、接続ロッドの他端は、接続アームの中間部に接続し、プロペラは、接続アームの端部に接続する、ことを特徴とする、
請求項２に記載の水浄化循環機能を有する温室水産養殖設備。
前記濾過池の下端には、漏れ検出器が設けられ、濾過池内の上端には、カードボードが設けられ、該カードボードは傾斜して取り付けられ、カードボード上に、均一に分布した複数のカードスロットが設けられ、カードスロットには、濾過膜が取り付けられる、ことを特徴とする、
請求項２に記載の水浄化循環機能を有する温室水産養殖設備。
さらに、栄養液池を含み、該栄養液池は、水耕池に接続する、ことを特徴とする、
請求項１に記載の水浄化循環機能を有する温室水産養殖設備。
前記ソーラーパネル装置は、ソーラーパネル、ソーラーチャージコントローラ、バッテリパックおよびインバータを含み、前記ソーラーパネル、ソーラーチャージコントローラ、バッテリパックとインバータの間は、リードを介して互いに接続し、前記ソーラーパネルは、調整機構により温室ビニールハウスの頂部に取り付けられ、前記水質浄化装置、第一酸素発生器、検出装置、温度制御装置、湿度制御装置および換気装置は、いずれもリードを介してインバータに接続し、
前記調整機構は、回転軸、調整板および油圧シリンダを含み、前記調整板の上端は、回転軸により温室ビニールハウスの頂端に取り付けられ、前記調整板の下端は、油圧シリンダにより温室ビニールハウスに取り付けられ、前記ソーラーパネルは、調整板上に固定される、ことを特徴とする、
請求項１に記載の水浄化循環機能を有する温室水産養殖設備。
前記温室ビニールハウスは、鋼鉄製のフレームを含み、該フレームは、保温フィルムで被覆される、ことを特徴とする、
請求項１に記載の水浄化循環機能を有する温室水産養殖設備。
前記換気装置は、排気ファンおよび排気モータを含み、前記フレームの下端にウィンドウが設けられ、前記排気ファンは、ウィンドウ上に取り付けられ、かつ、前記排気ファンは、排気モータに接続する、ことを特徴とする、
請求項１に記載の水浄化循環機能を有する温室水産養殖設備。
前記検出装置は、水温検出器、気温検出器および湿度検出器を含み、前記水温検出器は、養殖池の上端に取り付けられ、かつ、前記水温検出器のプローブは、養殖池の水中に挿入され、前記気温検出器および湿度検出器は、いずれも養殖池の上端に取り付けられ、かつ、前記気温検出器のプローブおよび湿度検出器のプローブは、いずれも養殖池の上部に位置する、ことを特徴とする、
請求項１に記載の水浄化循環機能を有する温室水産養殖設備。