JP2020036599A - Seafood culture water purifier, seafood culture device and purification method of seafood culture water - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、魚貝類養殖水浄化装置、魚貝類養殖装置、及び魚貝類養殖水の浄化方法に関し、さらに詳しくは、固形有機物とアンモニウムイオンとを含む被浄化水から容易に清浄な水を得ることのできる魚貝類養殖水浄化装置、この魚貝類養殖水浄化装置を有し魚貝類を容易に養殖することのできる魚貝類養殖装置、及び魚貝類を容易に養殖することのできる魚貝類養殖水の浄化方法に関する。 The present invention relates to a fish and shellfish culture water purification device, a fish and shellfish culture device, and a method of purifying fish and shellfish culture water, and more particularly, to easily obtain clean water from purified water containing solid organic matter and ammonium ions. Fish and shellfish cultivation water purification device, fish and shellfish cultivation water purification device with fish and shellfish cultivation water purification device, and fish and shellfish cultivation water that can easily cultivate fish and shellfish It relates to a purification method.
魚類、貝類、及び水草類等(以下、「魚貝類」と称することがある。)が、飼育水槽において養殖されることがある。飼育水槽内の水には、魚貝類に与えた餌の食べ残し、魚貝類の排泄物、及び魚貝類等の死骸によって、徐々に汚れが蓄積していく。飼育水槽内における水の汚れの程度が大きいと、魚貝類の健康状態が損なわれる。そこで、各種の浄化装置を用いることにより、飼育水槽内における汚れの蓄積した水を、魚貝類の飼育に適した清浄な水に浄化する必要がある。 Fish, shellfish, aquatic plants, and the like (hereinafter, sometimes referred to as “fish and shellfish”) may be cultured in a breeding aquarium. In the water in the breeding aquarium, dirt gradually accumulates due to leftovers of food given to the fish and shellfish, excretion of the fish and shellfish, and dead bodies of the fish and shellfish. If the degree of water contamination in the breeding aquarium is large, the health of the fish and shellfish is impaired. Therefore, it is necessary to purify the accumulated water in the breeding aquarium into clean water suitable for breeding fish and shellfish by using various purifying devices.
飼育水槽においては、特に、水中に溶解せずに懸濁する固形有機物の蓄積と、水中に溶存するアンモニウムイオンの蓄積とが問題になる。固形有機物は、水中で腐敗することによって水中の溶存酸素を減少させたり、魚類のえらに付着することによって魚類を窒息死させたり、水中の光透過を妨害し植物の光合成に障害を与えたりすることがある。また、水中に溶存するアンモニウムイオンは、水中の魚貝類の健康状態に害を及ぼすことがある。水中における固形有機物又はアンモニウムイオンを分解することにより、清浄な水が得られる技術は既に知られている。 In the breeding aquarium, in particular, accumulation of solid organic matter suspended without dissolving in water and accumulation of ammonium ions dissolved in water become problems. Solid organic matter reduces the dissolved oxygen in water by spoiling in water, causes suffocation of fish by attaching to fish gills, and interferes with light transmission in water and impairs plant photosynthesis. Sometimes. In addition, ammonium ions dissolved in water may harm the health of fish and shellfish in water. Techniques for obtaining clean water by decomposing solid organic substances or ammonium ions in water are already known.
例えば、特許文献1においては、「懸濁物の吸着に必要な気泡を微細化して多量に供給する一方、気泡を加圧下から一気に開放して膨張させ、活性化して大きな気泡を生成するため、気泡が懸濁物を吸着しやすくなると共に懸濁物を吸着した泡沫をしばらくの間滞留させるので、泡沫の懸濁物との接触時間が長くなり、また、泡沫どうしが凝集して濃縮されやすくなって安定泡沫に成長しやすく、安定泡沫を形成した状態で槽外へ排出されるので、懸濁物の除去能力を著しく高めることができる」泡沫分離装置が開示されている(特許文献1の段落番号0024欄)。しかし、特許文献1には、水中に溶存するアンモニウムイオンが除去されることについて記載も示唆もない。
For example, in
また、特許文献2においては、「自然水域に棲息している微生物にマイクロバブルを接触させることによって、微生物増殖速度を高め、活性化し、アンモニア性窒素を亜硝酸化又は硝酸化することを特徴とする」自然水域水の浄化方法が開示されている(特許文献2の請求項2参照)。しかし、特許文献2には、水中に懸濁する固形有機物が除去されることについて記載も示唆もされてない。
従来、水中に懸濁する固形有機物を除去し、水中に溶存するアンモニウムイオンを分解するためには、特許文献1に開示されるような固形有機物を除去することのできる装置と、特許文献2に開示されるようなアンモニウムイオンを分解することのできる装置とを組み合わせて使用する必要がある。しかし、複数の装置を用いることにより、装置の操作や制御が煩雑になるという問題がある。
Conventionally, in order to remove solid organic matter suspended in water and decompose ammonium ions dissolved in water, an apparatus capable of removing solid organic matter as disclosed in
本発明が解決しようとする課題は、固形有機物とアンモニウムイオンとを含む被浄化水から容易に清浄な水を得ることのできる魚貝類養殖水浄化装置、この魚貝類養殖水浄化装置を有し、魚貝類を容易に養殖することのできる魚貝類養殖装置、及び魚貝類を容易に養殖することのできる魚貝類養殖水の浄化方法を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to have a fish and shellfish culture water purification device, which can easily obtain clean water from water to be purified containing solid organic matter and ammonium ions, and a fish and shellfish culture water purification device, An object of the present invention is to provide a fish and shellfish cultivation apparatus capable of easily cultivating fish and shellfish, and a method of purifying fish and shellfish cultivation water capable of easily cultivating fish and shellfish.
前記課題を解決するための手段は、
(1)被浄化水を浄化する魚貝類養殖水浄化装置であって、浄化槽における被浄化水に、オゾンを含むガスのマイクロバブルを発生させ、被浄化水中の固形有機物とアンモニウムイオンとを除去することができる魚貝類養殖水浄化装置、
(2)前記ガスは、大気中における酸素をオゾンに変化させたガスであることを特徴とする前記(1)に記載の魚貝類養殖水浄化装置、
(3)前記ガスは、マイクロバブルを発生させるマイクロバブル発生器へと圧入されることを特徴とする前記(1)又は(2)に記載の魚貝類養殖水浄化装置、
(4)泡沫分離装置と、オゾンガス発生装置と、を備えてなり、前記泡沫分離装置は、前記浄化槽と、前記浄化槽に前記被浄化水を供給可能に配設されてなる送水管と、前記送水管の一部に設けられた被浄化水を圧送する水圧送ポンプと、前記被浄化水に前記ガスを圧入可能に設けられてなるガス圧入管と、被浄化水中に前記ガス圧入管より圧入されるガスのマイクロバブルを発生させる前記マイクロバブル発生器とを有し、前記ガス圧入管には、前記オゾンガス発生装置が接続されてなることを特徴とする前記(1)から(3)までのいずれか一つに記載の魚貝類養殖水浄化装置、
(5)前記被浄化水を収容してなる飼育水槽と、前記飼育水槽内の被浄化水が前記浄化槽へと供給可能に設けられてなる前記(1)から(4)までのいずれか一つに記載の魚貝類養殖水浄化装置と、を有することを特徴とする魚貝類養殖装置、
(6)前記魚貝類養殖水浄化装置の下流側には、前記魚貝類養殖水浄化装置において浄化された後の浄化水が送られる後段処理槽が設けられてなることを特徴とする前記(5)に記載の魚貝類養殖装置、
(7)飼育水槽中における被浄化水に、オゾンを含むガスのマイクロバブルを発生させ、被浄化水中の固形有機物とアンモニウムイオンとを除去する魚貝類養殖水の浄化方法、
(8)前記飼育水槽中における前記被浄化水を浄化槽に供給する工程と、前記浄化槽における前記被浄化水にオゾンを含むガスのマイクロバブルを発生させる工程と、前記マイクロバブルを前記浄化槽において浮上させる工程と、水面近傍に浮上した前記マイクロバブルを前記浄化槽の外部に排出することにより泡沫分離を行う工程と、前記泡沫分離を行った後の水を飼育水槽又は後段処理槽に送水する工程と、を有することを特徴とする前記(7)に記載の魚貝類養殖水の浄化方法、
(9)前記ガスは、大気中における酸素をオゾンに変化させてなるガスであることを特徴とする前記(7)又は(8)に記載の魚貝類養殖水の浄化方法である。
Means for solving the above-mentioned problems include:
(1) A fish and shellfish culture water purification apparatus for purifying water to be purified, wherein microbubbles of gas containing ozone are generated in the water to be purified in the purification tank to remove solid organic substances and ammonium ions in the water to be purified. Fish and shellfish culture water purification equipment,
(2) The fish and shellfish culture water purification apparatus according to (1), wherein the gas is a gas obtained by converting oxygen in the atmosphere into ozone.
(3) The apparatus for purifying fish and shellfish culture water according to (1) or (2), wherein the gas is injected into a microbubble generator that generates microbubbles.
(4) A foam separation device, comprising an ozone gas generator, wherein the foam separation device comprises: the septic tank; a water pipe arranged so as to be able to supply the purified water to the septic tank; A water pressure pump provided in a part of the water pipe for pressure-feeding the water to be purified, a gas pressure pipe provided to be able to press-in the gas into the water to be purified, and a gas pressure pipe inserted into the water to be purified from the gas pressure pipe. The micro-bubble generator for generating micro-bubbles of the gas, wherein the ozone gas generator is connected to the gas injection pipe. Fish and shellfish culture water purification device according to any one of the above,
(5) A breeding aquarium containing the water to be purified, and any one of (1) to (4) above, wherein the water to be purified in the breeding water tank is provided so as to be supplied to the septic tank. Fish and shellfish culture water purifying device,
(6) A downstream treatment tank to which purified water purified by the fish and shellfish culture water purification device is sent is provided downstream of the fish and shellfish culture water purification device. )
(7) A method for purifying fish and shellfish culture water that generates microbubbles of gas containing ozone in the water to be purified in the breeding aquarium to remove solid organic matter and ammonium ions in the water to be purified;
(8) a step of supplying the purified water in the breeding aquarium to a purification tank, a step of generating microbubbles of a gas containing ozone in the purified water in the purification tank, and floating the microbubbles in the purification tank. Step, a step of performing foam separation by discharging the microbubbles floating near the water surface to the outside of the septic tank, and a step of feeding the water after performing the foam separation to a breeding aquarium or a post-treatment tank, The method for purifying fish and shellfish culture water according to the above (7), comprising:
(9) The method for purifying fish and shellfish culture water according to (7) or (8), wherein the gas is gas obtained by converting oxygen in the atmosphere into ozone.
本発明に係る魚貝類養殖水浄化装置によると、被浄化水中において存在する固形有機物とアンモニウムイオンとの両方を減少させることができ、容易に清浄な水を得ることができる。 According to the fish and shellfish culture water purification apparatus of the present invention, both solid organic matter and ammonium ions present in the purified water can be reduced, and clean water can be easily obtained.
本発明に係る魚貝類養殖水浄化装置は、浄化槽を有し、浄化槽における被浄化水にオゾンを含むガス(以下、単に「オゾンガス」と称されることがある。)のマイクロバブルが発生させられる。 The fish and shellfish culture water purifying apparatus according to the present invention has a septic tank, and water to be purified in the septic tank generates microbubbles of a gas containing ozone (hereinafter sometimes simply referred to as “ozone gas”). .
浄化槽は、被浄化水を内部に収容することができる水槽であればよい。また、浄化槽は、マイクロバブルを発生させることにより、固形有機物とアンモニウムイオンとを除去することができる程度の大きさであればよい。浄化槽の形状は、特に制限されず、円柱形、角柱形、円錐台形、角錐台形等であればよい。 The septic tank may be any water tank that can contain the water to be purified. Further, the septic tank only needs to be large enough to remove solid organic substances and ammonium ions by generating microbubbles. The shape of the septic tank is not particularly limited, and may be a column, a prism, a truncated cone, a truncated pyramid, or the like.
浄化槽における被浄化水は、固形有機物と、アンモニウムイオンとを有する。固形有機物は、水中において溶存することなく、懸濁されてなる有機物であればよく、固形有機物の種類は特に制限されない。固形有機物は、通常、魚貝類の養殖活動において放出される有機物であり、例えば、魚類の糞、餌の食べ残し、水草の破片等が固形有機物の具体例として挙げられる。固形有機物の大きさは特に制限されず、後述するマイクロバブルの浮力により水面近傍まで浮上可能な程度の大きさであればよい。 The water to be purified in the septic tank has solid organic matter and ammonium ions. The solid organic substance may be any organic substance that is suspended without dissolving in water, and the type of the solid organic substance is not particularly limited. The solid organic matter is usually an organic matter released in fish and shellfish cultivation activities, and specific examples of the solid organic matter include fish dung, leftover food, and debris of aquatic plants. The size of the solid organic matter is not particularly limited, and may be any size as long as it can float near the water surface by the buoyancy of the microbubbles described below.
被浄化水は、淡水であってもよいし、海水であってもよい。被浄化水は、特に0.5質量%以上5質量%以下程度の塩化ナトリウムを含有する塩水であることが好ましい。被浄化水が前記数値範囲内の塩化ナトリウムを含有していると、被浄化水中に微細なマイクロバブルを発生させやすい。 The water to be purified may be fresh water or seawater. The water to be purified is preferably a salt water containing about 0.5% by mass or more and 5% by mass or less of sodium chloride. When the water to be purified contains sodium chloride within the above numerical range, fine microbubbles are easily generated in the water to be purified.
マイクロバブルは、被浄化水中において発生する微小な泡であり、通常、気泡径が100μm以下であればよい。マイクロバブルの大きさは、気泡径の平均が1μm以上50μm以下であることがより好ましい。マイクロバブルの大きさが前記数値範囲内にあると、後述するマイクロバブルの消滅によるラジカルの発生と、マイクロバブル同士の接合による安定泡沫の形成とがバランスよく起こる。尚、マイクロバブルの大きさは、例えば、液中パーティクルカウンターの光遮断法により測定される。気泡径の平均は、例えば、100個以上のマイクロバブルの気泡径を相加平均することによって求められる。 Microbubbles are minute bubbles generated in the water to be purified, and usually only need to have a bubble diameter of 100 μm or less. As for the size of the microbubbles, the average of the bubble diameter is more preferably 1 μm or more and 50 μm or less. When the size of the microbubbles is within the above numerical range, the generation of radicals due to the disappearance of the microbubbles, which will be described later, and the formation of stable foam due to the joining of the microbubbles occur in a well-balanced manner. The size of the microbubbles is measured, for example, by a light blocking method using a submerged particle counter. The average of the bubble diameters is determined by, for example, arithmetically averaging the bubble diameters of 100 or more microbubbles.
マイクロバブルは、通常の気泡と比べて上昇速度が遅く、水中において内部のガスが溶解することにより、消滅する。マイクロバブルの消滅に伴ってフリーラジカルが発生する。後述するように、本発明において、マイクロバブルの消滅の際に発生するフリーラジカルは、固形有機物と反応し、固形有機物の表面に多量のヒドロキシル基を発生させる。また、マイクロバブルの一部は、水中で消滅することなく、安定泡沫を形成する。安定泡沫は、複数のマイクロバブル同士が接合することによって形成される。安定泡沫は、水中をゆっくりと上昇し、やがて水面近傍にまで達することができる。 The rising speed of the microbubbles is lower than that of normal bubbles, and the microbubbles disappear by dissolving the gas inside the water. Free radicals are generated as the microbubbles disappear. As will be described later, in the present invention, free radicals generated when the microbubbles disappear are reacted with the solid organic matter to generate a large amount of hydroxyl groups on the surface of the solid organic matter. Some of the microbubbles form stable foam without disappearing in water. The stable foam is formed by joining a plurality of microbubbles. The stable foam slowly rises in the water and can reach near the surface of the water.
被浄化水中に発生させるマイクロバブルの量は特に制限されない。マイクロバブルの量が少ないと、マイクロバブルによる固形有機物及び溶存アンモニアの除去が十分に行われないことがある。本発明の効果を奏する限りにおいて、被浄化水中に発生させるマイクロバブルの量を適宜調節することができる。 The amount of microbubbles generated in the water to be purified is not particularly limited. When the amount of microbubbles is small, solid organic matter and dissolved ammonia may not be sufficiently removed by the microbubbles. As long as the effects of the present invention are achieved, the amount of microbubbles generated in the water to be purified can be appropriately adjusted.
被浄化水中にマイクロバブルを発生させる方法は特に制限されないが、例えば、乱流中において泡をせん断させることによりマイクロバブルを発生させる乱流法、高圧下で気体を大量に被浄化水中に溶解させた後に減圧することによりマイクロバブルを発生させる加圧減圧法、及び被浄化水に高速の渦を作り、この渦中に気体を吹き込み、渦中において気泡を切断、粉砕させることによりマイクロバブルを発生させる気液せん断法等により、マイクロバブルを発生させることができる。 The method of generating microbubbles in the purified water is not particularly limited.For example, a turbulent flow method of generating microbubbles by shearing bubbles in a turbulent flow, dissolving a large amount of gas under high pressure in the purified water. And then pressurize and depressurize to generate microbubbles by depressurizing, and create a high-speed vortex in the water to be purified, blow gas into the vortex, cut and crush the bubbles in the vortex, and generate gas Microbubbles can be generated by a liquid shearing method or the like.
マイクロバブルに含まれるガスは、本発明の効果を奏する限りにおいて、オゾン以外の気体を含んでいてもよい。例えば、マイクロバブルに含まれるガスは、窒素、酸素、アルゴン、及び二酸化炭素等を必要に応じて含んでいてもよい。 The gas contained in the microbubbles may contain a gas other than ozone as long as the effects of the present invention are exhibited. For example, the gas contained in the microbubbles may contain nitrogen, oxygen, argon, carbon dioxide, and the like as needed.
次に、被浄化水中におけるマイクロバブルによって、固形有機物とアンモニウムイオンとが除去される反応機構の一例について説明する。 Next, an example of a reaction mechanism in which solid organic matter and ammonium ions are removed by microbubbles in the water to be purified will be described.
被浄化水中において、マイクロバブル内のガスは少しずつ被浄化水へと溶け出す。これによりマイクロバブルは縮小し、やがて消滅する。マイクロバブルが水中で消滅する際に、マイクロバブルの表面から水酸基ラジカル等のフリーラジカルが発生する。さらに、マイクロバブルの消滅の際に水中に放出されるガスに含まれるオゾンは、水と反応することにより水酸基ラジカルを発生する。よって、本発明におけるオゾンを含むガスのマイクロバブルは、水中で消滅することにより、大量の水酸基ラジカルを発生させることができる。尚、水酸基ラジカルは、ヒドロキシラジカルと称されることもあり、・OHという式で表されることもある。 In the purified water, the gas in the microbubbles gradually dissolves into the purified water. This causes the microbubbles to shrink and eventually disappear. When the microbubbles disappear in water, free radicals such as hydroxyl radicals are generated from the surface of the microbubbles. Further, the ozone contained in the gas released into water when the microbubbles disappear, reacts with water to generate hydroxyl radicals. Therefore, the microbubbles of the gas containing ozone according to the present invention can generate a large amount of hydroxyl radicals by disappearing in water. Incidentally, the hydroxyl radical may be referred to as a hydroxy radical, and may be represented by a formula of .OH.
被浄化水中において、水酸基ラジカルと固形有機物とが反応すると、固形有機物は完全に分解されることなく、固形有機物の表面に親水性のヒドロキシル基が多数形成される。被浄化水中において、陽イオンであるアンモニウムイオン(NH4+)は、固形有機物の表面に形成されたヒドロキシル基に吸着する。固形有機物の表面に形成された全てのヒドロキシル基にアンモニウムイオンが吸着すると、固形有機物の表面は疎水性を帯びる。表面が疎水性を帯びた固形有機物は、マイクロバブル同士が接合して形成される安定泡沫の表面に吸着しやすく、安定泡沫とともに水中を浮上する。水面近傍まで浮上してきた安定泡沫が水中から除去することにより、マイクロバブルの表面に付着する固形有機物と、固形有機物の表面に吸着するアンモニウムイオンとを、同時に被浄化水中から除去することができる。尚、安定泡沫を除去した後に得られる浄化水中には、固形有機物とアンモニウムイオンとが残存することがあるが、安定泡沫を除去する前の被浄化水における固形有機物の含有量及びアンモニウムイオン濃度に比べて、安定泡沫を除去した後の浄化水における固形有機物の含有量及びアンモニウムイオン濃度は、ともに大きく減少させられる。 When hydroxyl radicals react with solid organic matter in the purified water, the solid organic matter is not completely decomposed, and a number of hydrophilic hydroxyl groups are formed on the surface of the solid organic matter. In the water to be purified, ammonium ions (NH 4+ ), which are cations, are adsorbed to hydroxyl groups formed on the surface of the solid organic matter. When ammonium ions are adsorbed on all the hydroxyl groups formed on the surface of the solid organic substance, the surface of the solid organic substance becomes hydrophobic. The solid organic substance having a hydrophobic surface is easily adsorbed on the surface of a stable foam formed by joining microbubbles, and floats in water together with the stable foam. By removing the stable foam that has floated to the vicinity of the water surface from the water, solid organic substances adhering to the surface of the microbubbles and ammonium ions adsorbed on the surface of the solid organic substance can be simultaneously removed from the purified water. Note that solid organic matter and ammonium ions may remain in purified water obtained after removing the stable foam, but the solid organic matter content and ammonium ion concentration in the water to be purified before removing the stable foam may be reduced. In comparison, the content of solid organic matter and the ammonium ion concentration in the purified water after the removal of the stable foam are both greatly reduced.
マイクロバブルにおけるガスは、大気中における酸素をオゾンに変化させたガスであることが好ましい。大気中には体積比で約20%の酸素O2が含まれる。大気に放電処理又は紫外線照射等を行うことにより、大気中の酸素O2の一部又は全部がオゾンO3に変化したガスが得られる。マイクロバブルにおけるガスとしては、大気中に含有される酸素の全てをオゾンに変化させたガスが用いられてもよく、大気中における酸素の一部をオゾンに変化させたガスが用いられてもよい。ガス中に含まれるオゾン濃度が高くなりすぎることを防止するために、大気中における酸素の一部をオゾンに変化させたガスを用いることが好ましい。 The gas in the microbubbles is preferably a gas obtained by converting oxygen in the atmosphere into ozone. The atmosphere contains about 20% oxygen O 2 by volume. By performing discharge treatment, ultraviolet irradiation, or the like on the atmosphere, a gas in which part or all of oxygen O 2 in the atmosphere has been changed to ozone O 3 can be obtained. As the gas in the microbubbles, a gas in which all of the oxygen contained in the atmosphere has been changed to ozone may be used, or a gas in which some of the oxygen in the atmosphere has been changed to ozone may be used. . In order to prevent the concentration of ozone contained in the gas from becoming too high, it is preferable to use a gas in which part of oxygen in the atmosphere is changed to ozone.
被浄化水中におけるマイクロバブルは、マイクロバブル発生器により発生することが好ましい。マイクロバブル発生器は、外部からオゾンを含むガスを取り込み、前記ガスを水中に放出し、前記ガスのマイクロバブルを水中に発生させる機能を有する装置であればよい。マイクロバブル発生器がオゾンを含むガスを取り込むことにより、被浄化水中にオゾンを含むガスのマイクロバブルが発生する。 Microbubbles in the water to be purified are preferably generated by a microbubble generator. The microbubble generator may be any device having a function of taking in a gas containing ozone from the outside, releasing the gas into water, and generating microbubbles of the gas in water. When the microbubble generator takes in the gas containing ozone, microbubbles of the gas containing ozone are generated in the purified water.
前記ガスは、マイクロバブルを発生させるマイクロバブル発生器へと圧入されることが好ましい。ガスを圧入することにより、より多くのマイクロバブルを被浄化水中に発生させることができる。マイクロバブル発生器へガスを圧入する際の圧力は特に制限されない。ガスを圧入するには、例えば、ポンプ等を用いて、マイクロバブル発生器に接続される配管内部を加圧すればよい。 Preferably, the gas is pressed into a microbubble generator that generates microbubbles. By injecting gas, more microbubbles can be generated in the water to be purified. The pressure at which gas is injected into the microbubble generator is not particularly limited. In order to inject the gas, for example, a pump or the like may be used to pressurize the inside of a pipe connected to the microbubble generator.
マイクロバブル発生器としては、従来公知の装置を用いることができる。マイクロバブル発生器の一例として、乱流法により吐出出口からマイクロバブルを発生させることのできるマイクロバブル発生ノズルが挙げられる。マイクロバブル発生器として、市販のマイクロバブル発生ノズルが用いられる例を図1に示す。 A conventionally known device can be used as the microbubble generator. As an example of a microbubble generator, a microbubble generating nozzle capable of generating microbubbles from a discharge outlet by a turbulent flow method is given. FIG. 1 shows an example in which a commercially available microbubble generating nozzle is used as the microbubble generator.
図1において、被浄化水3は、送水管2を通って浄化槽4へと送られる。送水管2の一部に水圧送ポンプ16を設けることによって、送水管2の上流側から浄化槽4へと被浄化水を送水することができる。浄化槽4に収容された被浄化水3は、浄化槽4の底部に設けられた水中ポンプ5の取水口6から、水中ポンプ5の内部へと取り込まれる。水中ポンプ5に取り込まれた被浄化水3は、水中ポンプ5における吐出口7を通って、浄化槽4へと戻される。吐出口7には、マイクロバブル発生ノズル8が接続される。マイクロバブル発生ノズル8におけるエアー吸入管9は、チューブ10を介してオゾンガス発生装置11と接続される。オゾンガス発生装置11によって発生したオゾンガスは、チューブ10を通って、エアー吸入管9からマイクロバブル発生ノズル8へと取り込まれる。図1では、オゾンガス発生装置11とマイクロバブル発生ノズル8とを接続するチューブ10が、水中ポンプ5中の被浄化水にオゾンガスを圧入するガス圧入管として機能する。マイクロバブル発生ノズル8において、被浄化水とオゾンガスとが混ざり、乱流を形成することにより、被浄化水中にオゾンガスのマイクロバブルが発生する。その後、マイクロバブル発生ノズル8の出口から、オゾンガスのマイクロバブルを含んだ被浄化水が、浄化槽4へと放出される。オゾンガス発生装置11において発生するオゾンガスを被浄化水に圧入させるには、オゾンガス発生装置11がガスの圧入機能を有していてもよいし、オゾンガス発生装置11とは別に、例えば各種ポンプ等の圧入部材をチューブ10の一部に設けてもよい。尚、図1における例では、浄化槽4、送水管2、水圧送ポンプ16、チューブ10、及びマイクロバブル発生ノズル8によって、泡沫分離装置が形成される。
In FIG. 1,
マイクロバブル発生器の他の一例として、加圧減圧法によってマイクロバブルを発生させることのできるマイクロバブル発生装置が挙げられる。マイクロバブル発生器として、加圧減圧法によるマイクロバブル発生装置が用いられる例を図2に示す。 As another example of the microbubble generator, there is a microbubble generator capable of generating microbubbles by a pressurization and decompression method. FIG. 2 shows an example in which a microbubble generator using a pressurization and decompression method is used as a microbubble generator.
図2において、被浄化水23は、送水管22を通って浄化槽24へと送られる。送水管22の一部に水圧送ポンプ17を設けることによって、送水管22の上流側から浄化槽24へと被浄化水を送水することができる。浄化槽24に収容される被浄化水23は、水中に設けられた取水口26から配管20を介して浄水槽24の外部へと汲み上げられる。配管20は、浄化槽24中に設けられた一方の端部において取水口26を有し、浄化槽24中に設けられた他方の端部において吐出口27を有し、取水口26と吐出口27との間において上流側よりポンプ30と気体溶解槽19とをこの順に接続する。配管20において、取水口26とポンプ30との間には分岐部が設けられ、分岐部よりガス圧入管28が延在する。ガス圧入管28における分岐部と反対側の末端には、オゾン発生装置29が設けられる。取水口26から汲み上げられた被浄化水23には、ガス圧入管28が分岐する分岐部において、オゾンガス発生装置29において発生したオゾンガスが吹き込まれる。その後、オゾンガスの吹き込まれた被浄化水は、ポンプ30によって高圧状態に保たれた気体溶解槽19に送られる。気体溶解槽19において、オゾンガスは、定圧条件下における飽和量を超えて、被浄化水中に溶け込む。その後、被浄化水23は、吐出口27へと送水される。大気圧条件下にある吐出口27において、配管20内の被浄化水中において過飽和状態にあったオゾンガスは、マイクロバブルとして水中に放出される。これにより、吐出口27より、浄化槽24内へと、マイクロバブルを含んだ被浄化水が放出される。オゾンガス発生装置29において発生するオゾンガスを被浄化水に圧入させるには、オゾンガス発生装置29がガスの圧入機能を有していてもよいし、オゾンガス発生装置29とは別に、例えば各種ポンプ等の圧入部材をガス圧入管28の一部に設けてもよい。図2における例では、取水口26、配管20、ポンプ30、気体溶解槽19、及び吐出口27によって、加圧減圧法を利用したマイクロバブル発生装置が形成される。また、図2における例では、浄化槽24、送水管22、水圧送ポンプ17、ガス圧入管28、及び前記マイクロバブル発生装置によって、泡沫分離装置が形成される。
In FIG. 2, the
次に、本発明に係る魚貝類養殖装置について説明する。 Next, a fish and shellfish cultivation apparatus according to the present invention will be described.
図3に示されるように、本発明に係る魚貝類養殖装置31は、飼育水槽32と、前記魚貝類養殖水浄化装置33と、を有する。飼育水槽32には、魚類、貝類、水草類等の生物が飼育される。飼育水槽における飼育水は、餌の食べ残し、生物の死骸等によって汚れが蓄積する。汚れの蓄積した飼育水は、水中に懸濁される固形有機物、及び溶存アンモニウムイオンを多量に含有する。このような汚れの蓄積した飼育水は、飼育水中における魚類等の生育に悪影響を及ぼすので、浄化が必要な被浄化水とされる。図3の(1)で示されるように、飼育水槽32における被浄化水は、前記魚貝類養殖水浄化装置33における浄化槽に供給可能となっている。具体的には、図1及び図2に示される例のように、前記魚貝類養殖水浄化装置が送水管を有するときには、送水管の上流側末端が飼育水槽32と接続されていればよい。これにより、飼育水槽32における被浄化水は送水管を通して浄化槽へ供給される。浄化槽へ供給される被浄化水の水量は、浄化槽の処理能力に応じて調節されればよい。
As shown in FIG. 3, the fish and
魚貝類養殖水浄化装置33において、被浄化水が浄化されることにより、浄化水が得られる。具体的には、魚貝類養殖水浄化装置33の浄化槽中において、被浄化水中にオゾンを含むガスのマイクロバブルを発生させ、水面近傍に浮上した安定泡沫が除去されることにより、浄化水が得られる。図3の(4)で示されるように、浄化槽から除去されたマイクロバブルの安定泡沫とともに、固形有機物及びアンモニウムイオンが被浄化水から排出される。よって、魚貝類養殖水浄化装置33において浄化された後の浄化水は、浄化前の被浄化水に比べて、水中に懸濁する固形有機物量及び水中に溶存するアンモニウムイオン濃度が低くなる。尚、図3における(2)で示されるように、オゾンを含むガスのマイクロバブルを発生させるには、オゾンガス発生装置34により、オゾンガスが被浄化水中に圧入されればよい。
In the fish and shellfish culture
前記魚貝類養殖装置33において得られた浄化水は、直接飼育水槽32に戻されてもよいし、後段処理槽35に送られた後に飼育水槽32へと戻されてもよい。後段処理槽35は、飼育水槽32内における魚貝類の生育にさらに適した水質となるように、浄化水をより一層浄化する機能を有する。図3における例では、(3)で示されるように、魚貝類養殖水浄化装置33によって得られた浄化水が、後段浄化槽35へと送られる。
The purified water obtained in the fish and
後段浄化槽の一例として、生物処理槽が挙げられる。生物処理槽では、浮遊微生物が存在し、槽内の水が爆気されることにより、微生物の酸化反応によって浄化水中に残存する固形有機物が分解される。後段浄化槽の他の一例として、浄化水において浮遊する微細な物質を膜及びメッシュ等を用いて物理的にろ過する、ろ過槽が挙げられる。尚、後段浄化槽は、1個だけ設けられてもよいし、複数個設けられてもよい。 An example of the post-stage septic tank is a biological treatment tank. In the biological treatment tank, suspended microorganisms are present, and explosion of water in the tank decomposes solid organic matter remaining in the purified water by an oxidation reaction of the microorganism. As another example of the latter-stage septic tank, there is a filtration tank for physically filtering fine substances floating in purified water using a membrane, a mesh, or the like. It should be noted that only one post-stage septic tank may be provided, or a plurality of post-stage septic tanks may be provided.
本発明に係る魚貝類養殖装置を用いると、魚貝類養殖水浄化装置のみを運転させることにより、固形有機物とアンモニウムイオンとが除去された浄化水が得られる。本発明に係る魚貝類養殖装置では、固形有機物の分離装置とアンモニウムイオンの分離装置との2つの装置を用いる必要がない。よって、本発明に係る魚貝類養殖装置により、比較的容易に飼育水槽における魚貝類の生育に適した浄化水が得られる。 When the fish and shellfish cultivation apparatus according to the present invention is used, the purified water from which solid organic substances and ammonium ions have been removed can be obtained by operating only the fish and shellfish cultivation water purification apparatus. In the fish and shellfish cultivation apparatus according to the present invention, it is not necessary to use two apparatuses, a solid organic matter separation apparatus and an ammonium ion separation apparatus. Therefore, purified water suitable for the growth of fish and shellfish in a breeding aquarium can be obtained relatively easily by the fish and shellfish cultivation apparatus according to the present invention.
次に、本発明に係る魚貝類養殖水の浄化方法について説明する。 Next, a method for purifying fish and shellfish culture water according to the present invention will be described.
本発明に係る魚貝類養殖水の浄化方法は、飼育水槽中における被浄化水に、オゾンを含むガスのマイクロバブルを発生させる工程を有する。より具体的には、被浄化水に、加圧減圧法、及び気液せん断法等の公知の方法を用いて、オゾンを含むガスのマイクロバブルを発生させればよい。マイクロバブルは、飼育水槽中において発生させてもよいし、飼育水槽以外の水槽において発生させてもよい。例えば、飼育水槽における被浄化水を、飼育水槽とは別の浄化槽に移した後に、浄化槽における被浄化水にオゾンを含むガスのマイクロバブルを発生させてもよい。 The method for purifying fish and shellfish culture water according to the present invention includes a step of generating microbubbles of a gas containing ozone in the water to be purified in the breeding aquarium. More specifically, microbubbles of a gas containing ozone may be generated in the water to be purified using a known method such as a pressurized and depressurized method and a gas-liquid shearing method. The microbubbles may be generated in a breeding aquarium or may be generated in a water tank other than the breeding aquarium. For example, microbubbles of gas containing ozone may be generated in the water to be purified in the clarification tank after the water to be purified in the breeding aquarium is transferred to another purification tank different from the breeding aquarium.
本発明に係る魚貝類養殖水の浄化方法は、マイクロバブルを浄化槽において浮上させる工程を有することが好ましい。より具体的には、浄化槽における被浄化水中に、マイクロバブルを発生させ、マイクロバブル同士が接合することによって形成される安定泡沫が、浄化槽内に収容された被浄化水の水面近傍まで浮上させることができればよい。また、被浄化水中において発生したマイクロバブルは、被浄化水中における固形有機物及びアンモニウムイオンが十分に除去される程度の時間をかけて浮上されればよい。 The method for purifying fish and shellfish culture water according to the present invention preferably includes a step of floating microbubbles in a septic tank. More specifically, microbubbles are generated in the purified water in the septic tank, and stable foams formed by joining the microbubbles are caused to float up to near the surface of the purified water contained in the septic tank. I just want to be able. Further, the microbubbles generated in the water to be purified only need to be floated for a time sufficient to remove solid organic substances and ammonium ions in the water to be purified.
水面近傍まで浮上したマイクロバブルの安定泡沫の表面には、固形有機物が吸着しており、この固形有機物にはアンモニウムイオンが吸着している。よって、水面近傍に浮上した安定泡沫を浄化槽から外部へと排出し、泡沫と水とを分離する泡沫分離を行うことにより、泡沫と一緒に固形有機物及びアンモニウムイオンが系外へ排出される。よって、泡沫分離後には、魚貝類の生育に悪影響を及ぼす固形有機物及びアンモニウムイオンの含有量が少なく、清浄な浄化水が得られる。浄化水を飼育槽に送水することによって、魚貝類の
生育に適した水質の水が飼育槽へと供給されることになる。また、泡沫分離を行った後に得られる浄化水は、さらに清浄な水とするために、後段処理槽で処理されてもよい。
Solid organic matter is adsorbed on the surface of the stable foam of the microbubbles floating near the water surface, and ammonium ion is adsorbed on the solid organic matter. Therefore, the stable foam floating near the water surface is discharged to the outside from the septic tank, and foam separation is performed to separate the foam and water, whereby the solid organic matter and ammonium ions are discharged to the outside together with the foam. Therefore, after the foam separation, the contents of solid organic substances and ammonium ions that adversely affect the growth of fish and shellfish are small, and clean purified water can be obtained. By sending the purified water to the breeding tank, water having a quality suitable for growing fish and shellfish is supplied to the breeding tank. Further, the purified water obtained after performing the foam separation may be treated in a post-treatment tank in order to further purify the water.
次に、本発明に係る魚貝類養殖水浄化装置の作用について説明する。 Next, the operation of the fish and shellfish culture water purification apparatus according to the present invention will be described.
本発明に係る魚貝類養殖水浄化装置の浄化槽には、固形有機物及びアンモニウムイオンを含んだ被浄化水が収容される。被浄化水中にオゾンを含むガスのマイクロバブルを発生させると、マイクロバブル自身が水中において消滅すること、及びオゾン自身が水と反応することによって、大量の水酸基ラジカルが発生する。これら水酸基ラジカルと固形有機物とが反応し、固形有機物の表面に大量のヒドロキシル基が形成される。このヒドロキシル基に、水中におけるアンモニウムイオンが吸着することにより、固形有機物の表面が疎水性を帯びる。表面が疎水性を帯びた固形有機物はマイクロバブルの表面に付着し、マイクロバブルの安定泡沫と共に水面近傍まで浮上する。水面近傍に浮上してきた泡を浄化槽から取り出すことにより、泡の表面に付着した固形有機物と、固形有機物の表面におけるヒドロキシル基に付着したアンモニウムイオンとを、同時に水中から取り出すことができる。よって、泡沫分離処理を行った後に得られる浄化水は、被浄化水に比べて、魚貝類の生育に悪影響を及ぼす固形有機物及びアンモニウムイオンの含有量が少なくなる。以上より、本発明に係る魚貝類養殖水浄化装置を用いて泡沫分離処理を行うことにより、生物の健康に害を及ぼすことがなく、特に魚貝類の養殖に適した清浄な水を簡単に得ることができる。 The purification tank of the fish and shellfish culture water purification apparatus according to the present invention contains purified water containing solid organic matter and ammonium ions. When microbubbles of a gas containing ozone are generated in the purified water, the microbubbles themselves disappear in the water, and the ozone itself reacts with the water, thereby generating a large amount of hydroxyl radicals. These hydroxyl radicals react with the solid organic substance to form a large amount of hydroxyl groups on the surface of the solid organic substance. The surface of the solid organic substance becomes hydrophobic due to the adsorption of ammonium ions in water to the hydroxyl group. The solid organic substance having a hydrophobic surface adheres to the surface of the microbubble and floats up to near the water surface together with the stable foam of the microbubble. By taking out the foam floating near the water surface from the septic tank, the solid organic matter attached to the surface of the foam and the ammonium ion attached to the hydroxyl group on the surface of the solid organic matter can be taken out of the water at the same time. Therefore, the purified water obtained after performing the foam separation treatment has a lower content of solid organic substances and ammonium ions that adversely affect the growth of fish and shellfish than the purified water. As described above, by performing the foam separation processing using the fish and shellfish culture water purification apparatus according to the present invention, it is possible to easily obtain clean water suitable for the culture of fish and shellfish without harming the health of living organisms. be able to.
次に、実施例について説明する。 Next, examples will be described.
(実施例1)
チョウザメの養殖に用いた飼育水槽内の固形有機物を含む700Lの被浄化水に、被浄化水の塩分濃度が1質量%となり、アンモニア態窒素濃度が2ppmとなるように、並塩とアンモニア水(日本薬局方規格)とを添加した。次に、約10Lの実験用小型水槽である浄化槽に、30L/時の水量で前記被浄化水を送水した。オゾンガス発生装置とマイクロバブル発生器とを用いて、オゾンガスが4L/分の条件で圧入されるように、前記浄化槽における被浄化水にオゾンガスのマイクロバブルを発生させた。被浄化水中においてマイクロバブルを浮上させた後に、水面近傍にまで浮上してきたマイクロバブルの安定泡沫を含む水を回収し、安定泡沫を含む水中におけるアンモニア態窒素濃度を経時的に測定した。測定結果は、図4において「オゾンガス」で示される直線の通りであった。
(Example 1)
Normal salt and ammonia water were added to 700 L of purified water containing solid organic matter in the breeding aquarium used for sturgeon cultivation so that the salt concentration of the purified water was 1% by mass and the concentration of ammonia nitrogen was 2 ppm. And Japanese Pharmacopoeia standards). Next, the purified water was supplied at a flow rate of 30 L / hour to a septic tank which was a small-sized experimental water tank of about 10 L. Using an ozone gas generator and a microbubble generator, microbubbles of ozone gas were generated in the water to be purified in the purification tank so that ozone gas was injected under a condition of 4 L / min. After floating the microbubbles in the purified water, the water containing the stable bubbles of the microbubbles that floated to the vicinity of the water surface was collected, and the concentration of ammonia nitrogen in the water containing the stable bubbles was measured over time. The measurement results were as shown by the straight line indicated by "ozone gas" in FIG.
(比較例1)
前記オゾンガスの代わりに、大気をマイクロバブル発生器に圧入し、大気によるマイクロバブルを被浄化水中に発生させたこと以外は、実施例1と同様に実験を行った。安定泡沫を含む水中におけるアンモニア態窒素濃度の測定結果は、図4において「空気」で示される直線の通りであった。
(Comparative Example 1)
An experiment was performed in the same manner as in Example 1, except that air was injected into the microbubble generator instead of the ozone gas, and microbubbles due to the air were generated in the water to be purified. The measurement result of the ammonia nitrogen concentration in the water containing the stable foam was as shown by the straight line indicated by "air" in FIG.
また、実施例1及び比較例1において用いた実験条件を以下の表1に示す。 Table 1 below shows the experimental conditions used in Example 1 and Comparative Example 1.
図4で示されるように、実施例1におけるオゾンガスのマイクロバブルにより形成された安定泡沫を含む水のアンモニア態窒素の濃度は、実施例2における大気のマイクロバブルにより形成された安定泡沫を含む水のアンモニア態窒素の濃度よりも大きかった。これにより、実施例1では実施例2に比べて、より多くのアンモニウムイオンが被浄化水から泡沫分離されていることが確認された。 As shown in FIG. 4, the concentration of ammonia nitrogen in the water containing the stable foam formed by the microbubbles of the ozone gas in the first embodiment is different from that of the water containing the stable foam formed by the microbubbles in the atmosphere in the second embodiment. Was higher than the concentration of ammonia nitrogen. Thereby, it was confirmed that more ammonium ions were foam-separated from the water to be purified in Example 1 than in Example 2.
具体的には、実施例1におけるアンモニア態窒素の被浄化水中からの除去速度は、約0.5mg/時であった。一方、比較例1におけるアンモニア態窒素の被浄化水からの除去速度は、約0.3mg/時であった。これにより、実施例1では比較例1に比べて水中に存在するアンモニウムイオンを除去する能力が約1.7倍向上したことが確認された。以上より、オゾンガスのマイクロバブルを用いた泡沫分離操作を行うことによって、被浄化水に存在するアンモニウムイオンをより効率的に除去できることが確かめられた。 Specifically, the removal rate of ammonia nitrogen from the purified water in Example 1 was about 0.5 mg / hour. On the other hand, the removal rate of ammonia nitrogen from the water to be purified in Comparative Example 1 was about 0.3 mg / hour. Thereby, it was confirmed that in Example 1, the ability to remove ammonium ions existing in water was improved about 1.7 times as compared with Comparative Example 1. From the above, it was confirmed that by performing a foam separation operation using microbubbles of ozone gas, ammonium ions present in the water to be purified can be more efficiently removed.
また、実施例1において回収された安定泡沫を含む水と、比較例1において回収された安定泡沫を含む水とには、同程度の量の懸濁物質が懸濁していることが目視により確認された。これにより、オゾンガスのマイクロバブルを用いた泡沫分離操作を行うことによって、被浄化水に存在する固形有機物が除去されることが確認された。 Further, it was visually confirmed that the same amount of suspended substance was suspended in the water containing stable foam recovered in Example 1 and the water containing stable foam recovered in Comparative Example 1. Was done. Thus, it was confirmed that the solid organic matter present in the water to be purified was removed by performing the foam separation operation using the microbubbles of ozone gas.
1、21、33 魚貝類養殖水浄化装置
2、22 送水管
3、23 被浄化水
4、24 浄化槽
5 水中ポンプ
6、26 取水口
7、27 吐出口
8 マイクロバブル発生ノズル
9 エアー吸入管
10 チューブ
11、29、34 オゾンガス発生装置
16、17 水圧送ポンプ
19 気体溶解槽
20 配管
28 ガス圧入管
30 ポンプ
31 魚貝類養殖装置
32 飼育水槽
35 後段処理槽
1, 21, 33 Fish and shellfish culture
Claims (9)
前記泡沫分離装置は、前記浄化槽と、前記浄化槽に前記被浄化水を供給可能に配設されてなる送水管と、前記送水管の一部に設けられた被浄化水を圧送する水圧送ポンプと、前記被浄化水に前記ガスを圧入可能に設けられてなるガス圧入管と、被浄化水中に前記ガス圧入管より圧入されるガスのマイクロバブルを発生させる前記マイクロバブル発生器とを有し、
前記ガス圧入管には、前記オゾンガス発生装置が接続されてなることを特徴とする請求項1から3までのいずれか一項に記載の魚貝類養殖水浄化装置。 A foam separation device and an ozone gas generator,
The foam separation device, the septic tank, a water pipe arranged so as to be able to supply the purified water to the septic tank, and a water pressure pump provided to a part of the water pipe for pumping the purified water. Having a gas injection pipe provided so as to be capable of injecting the gas into the water to be purified, and the microbubble generator for generating microbubbles of a gas injected from the gas injection pipe into the water to be purified,
The fish and shellfish cultivation water purification apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the ozone gas generator is connected to the gas injection pipe.
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C21 | Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings |
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A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
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C211 | Notice of termination of reconsideration by examiners before appeal proceedings |
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C22 | Notice of designation (change) of administrative judge |
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C22 | Notice of designation (change) of administrative judge |
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C22 | Notice of designation (change) of administrative judge |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C22 Effective date: 20220524 |
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C23 | Notice of termination of proceedings |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C23 Effective date: 20220607 |
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C03 | Trial/appeal decision taken |
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C30A | Notification sent |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C3012 Effective date: 20220705 |
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A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
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R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
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