JP4035463B2 - Water purification equipment in water ecosystem - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水の生態系における自然な浄化作用を補助するために水を電気分解して酸素を発生する、水の生態系における水質浄化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
池,河川,湖,海など自然界での水生動植物の生態系内では、通常は自然な浄化作用が働いて水質が浄化されている。ところが、空気と触れる水面の面積が小さかったり温度分布や生態系の密度が異常になると水中の酸素が不足することがあるので、エアレーション装置でエアレーションを行う場合が多い。このエアレーション装置は、空気をポンプで圧送して水中で気泡を発生させるのが一般的である。
エアレーション装置は、長期間にわたり自然の生態系を利用した水質浄化を行う必要がある場合に、各種の分野で使用されることが多く、たとえば、水槽,人工池,生け簀のほか、人的に汚染された河川,ビオトープ,湾内などにも適用される。
【0003】
エアレーションと同等の効果を得るために、水を電気分解して酸素を発生させて水質を浄化する技術も提案されている。特許文献1(特開平8−168770号公報)には、対象水中に電極を浸して電気刺激的分解作用を行う水質改善方法が開示されている。
一方、特許文献2(特開平8−89969号公報)には、用水中に活性酸素を生成せしめるように電気分解する電気分解装置を設け、この電気分解装置により生成せしめられた活性酸素の酸化分解作用が及ぼされた用水を元の系に戻すようにした用水の浄化方法および浄化装置が開示されている。
【0004】
【特許文献1】
特開平8−168770号公報
【特許文献2】
特開平8−89969号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
エアレーション装置を使用する場合、ビオトープなどの水深が浅いと、気泡が水中に溶けにくいので、エアレーション装置で発生させる気泡をなるべく小さくする必要がある。
そのために散気管の気孔を微細にすると、この気孔の目詰まりで曝気量が減少し、気付かないうちに処理能力が低下する恐れがあった。また、送気が停止すると気孔が目詰まりを起こして、保守に手間とコストが掛かってしまうという課題もあった。
【0006】
一方、前記特許文献1に記載の技術では、水中の好気性微生物が、加熱された電極に直接触れるようになっているので死滅する恐れがあった。
また、特許文献2に記載の技術は、微生物にとっての有害物質たとえば活性酸素や次亜塩素酸などを電気分解で発生させることにより、微生物の繁殖を抑制して用水を浄化するものであり、本発明における水中の生態系の改善とは逆の考え方である。また、この技術では装置全体が大がかりな構成になっていた。
【0007】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、水中の好気性微生物が電極や有害物質などで死滅するのを防止し、簡素な構成で好気性微生物を増やして自然な浄化作用を補助し水中の生態系を容易に改善することができる水の生態系における水質浄化装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明にかかる水の生態系における水質浄化装置は、水中の生態系による自然な浄化作用を補助するために、水を電気分解して酸素を発生するように水中に沈められる酸素発生部と、電源から酸素発生部に電気を供給するための電気供給部とを有する水質浄化装置であって、酸素発生部は、所定形状を有する筒状絶縁部と、この筒状絶縁部の外周面に取付けられて電気供給部に電気的に接続された中空筒状の陽極部と、筒状絶縁部の内方に配置されて電気供給部に電気的に接続された陰極部と、筒状絶縁部に取付けられて陽極部と陰極部を覆う絶縁性の多孔質部とを備えている。
筒状絶縁部は下部が底なしで上部にボトルネックが形成されたボトル形状を有し、陽極部は筒状絶縁部の外周面の周方向全周に取付けられ、陰極部は円筒状をなして筒状絶縁部の中心軸線の位置に同心状に配置されているのが好ましい。
たとえば、酸素発生部は、微生物が内部に生棲可能で生態膜としての機能を発揮する粗粒子部が多孔質部の周囲に設けられ、多孔質部の表面から出る酸素を粗粒子部の内部に供給するように構成されているのが好ましい。
また、本発明にかかる別の水質浄化装置は、水中の生態系による自然な浄化作用を補助するために、水を電気分解して酸素を発生するように水中に沈められる酸素発生部と、電源から酸素発生部に電気を供給するための電気供給部とを有する水質浄化装置であって、酸素発生部は、所定形状を有し上部に貫通孔が穿設された筒状絶縁部と、この筒状絶縁部の内周面に取付けられて電気供給部に電気的に接続された中空筒状の陰極部と、筒状絶縁部の内方に配置されて電気供給部に電気的に接続された陽極部と、陰極部と陽極部との間に配置された中空筒状のイオン交換膜部と、イオン交換膜部の外周面と陰極部とを覆って筒状絶縁部に取付けられた絶縁性の多孔質部とを備えている。
この場合、筒状絶縁部は、下部が底なしで上部にボトルネックが形成され絞り部に貫通孔が穿設されたボトル形状を有し、陰極部は筒状絶縁部の内周面の周方向全周に取付けられ、陽極部は円筒状をなしてイオン交換膜部の中心軸線の位置に同心状に配置されているのが好ましい。
多孔質部は、絶縁性の複数の多孔質ブロックを組み合わせて構成されているのが好ましい。
電源は、太陽光発電または風力発電のような自然エネルギーから電力を得るようにするのが好ましい。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる実施の形態の一例を、図1ないし図7を参照して説明する。
図1は、本発明の水質浄化装置を池に設置した適用例を示す説明図、図2は酸素発生部の外観部、図3は前記酸素発生部を示す片側断面図、図4,図5は、それぞれ第1の変形例,第2の変形例にかかる酸素発生部を示す片側断面図で、図3相当図である。
【0010】
本発明の水質浄化装置では、従来は特許文献2のように微生物の殺菌などに利用されていた水の電気分解を、従来とは逆の発想で、水の生態系を増やすために必要な酸素を供給するのに利用している。
図1ないし図3に示すように、水生動植物の生態系を有する池(人工池または自然の池)2に水質浄化装置1が設置されている。なお、水質浄化装置1を、水槽,河川,湖,沼,ビオトープ,浄水場,下水処理場,魚介類の養殖場(たとえば、生け簀),海の湾などに設置してもよい。
【0011】
水質浄化装置1は、複数(または、一つ)の酸素発生部4と、電源5から酸素発生部4に電気を供給するための電気供給部6とを有している。酸素発生部4は、水中の生態系による水3の自然な浄化作用を補助するために、水3を電気分解して酸素(O2)を発生するように水中に沈められる。
電源5は、太陽光発電または風力発電のような自然エネルギーから電力を得るようにしており、電気供給部6は、電源5で発生した直流電流をそのまま供給している。なお、電源5としては、自然エネルギーによる発電に代えて、電力会社などから供給される一般用電気でもよい。
【0012】
酸素発生部4は、ケーブル6により電気供給部6に並列に接続されている。電源5で得た電力を即時に酸素発生部4で利用するようになっており、酸素発生部4の能力は、電源5の最大の発電能力に対応する機能を有して、過電圧を避けるようになっている。
酸素発生部4は、所定形状を有する筒状絶縁部10と、筒状絶縁部10の外周面に取付けられて電気供給部6に電気的に接続された中空筒状の陽極部11と、筒状絶縁部10の内方に配置されて電気供給部6に電気的に接続された陰極部12と、筒状絶縁部10に取付けられて陽極部11と陰極部12を覆う絶縁性の多孔質部13とを備えている。
酸素発生部4は、水3を電気分解して酸素を発生することにより、水中の生態系による自然な浄化作用を補助している。そして、酸素発生部4は、水中の好気性微生物が電極(陽極部11,陰極部12)や有害物質で死滅するのを防止し、簡素な構成で好気性微生物を増やして自然な浄化作用を補助し、水中の生態系を改善している。
好気性微生物は、たとえば、ミトコンドリア,アオミドロ,ゾウリムシ,アメーバなどであり、有害物質は、たとえば、活性酸素,次亜塩素酸などである。
【0013】
筒状絶縁部10は、下部が底なしで上部にボトルネック14が形成されたボトル形状をなしており、絶縁性と耐腐食性を有する材料、たとえば、ガラスまたは合成樹脂などにより一体的に形成されている。
筒状絶縁部10は、円筒状をなす円筒部20と、瓶の首のような形状の細いボトルネック14と、円筒部20からボトルネック14までの間で次第に径が小さくなるように絞られている絞り部21とを有して、全体が一体的に形成されている。
【0014】
陽極部11と陰極部12は、それぞれケーブル6に電気的に接続されている。陽極部11は、筒状絶縁部10の外周面の周方向全周に取付けられている。すなわち、陽極部11は、中空円筒状をなして円筒部20の外周面全周に固着されている。
陽極部11は、酸素発生に伴う腐食を防止するために、マンガン系セラミックス材(たとえば、SiMn(珪素,マンガン)系のセラミックス材)により構成されている。
陰極部12は、円筒状をなして筒状絶縁部10の中心軸線CLの位置に同心状に配置されている。陰極部12の軸線方向の長さ寸法は、陽極部11の軸線方向の長さ寸法とほぼ同じである。陰極部12は、たとえばアモルファスニッケルにより形成されていれば、これが水中に溶け出すことがないので好ましい。
【0015】
ボトルネック14の開口部には、電気供給部6を構成して防水性および可撓性を有するチューブ(たとえば、ゴムホース,ビニールホース)22が接続されている。ケーブル6は、チューブ22内を通り、筒状絶縁部10の内部を通って陽極部11と陰極部12にそれぞれ電気的に接続されている。
筒状絶縁部10,多孔質部13およびチューブ22は、保持部材23により支持されている。保持部材23は、防水性を有して熱収縮する材料(たとえば、合成樹脂)により形成されており、酸素発生部4をチューブ22から離脱しないように保持している。
【0016】
多孔質部13は、筒状絶縁部10の円筒部20の外部側に円筒状に形成されるとともに、円筒部20の内部側にも充填され、円筒部20の下端部23を覆って下方まで延びており、全体的に円筒状に形成されている。陽極部11と陰極部12は、多孔質部13の内部に埋没した状態になっている。
多孔質部13は、三次元網目構造をなしており、ほぼ均一な多数の開気孔(空隙部)を全体的に有するポーラス状になっている。多孔質部13内の開気孔には、微小な好気性微生物が棲息可能である。また、多孔質部13は、アンモニア分解系の微細なバクテリアも棲む棲家になることが可能である。
このように、多孔質部13は陽極部11と陰極部12を覆っている。したがって、多孔質部13は、陰極部12で発生した活性酸素が直接水中に溶け出すことを防止する機能と、SS(浮遊物質または懸濁物質)が直接電極部11,12を覆って電気分解が抑制されてしまうのを防止する機能と、直接電極部11,12に接触しておくことで、電極部11,12の過熱を抑える機能とを発揮する。
【0017】
酸素発生部4は、筒状絶縁部10,陽極部11,陰極部12および多孔質部13の全体が組み合わされた簡素な構成になっている。酸素発生部4は、水中に吊り下げるかまたは水底に置くのが一般的である。酸素発生部4が水中に沈められていると、多孔質部13内の開気孔も水3で満たされている。
電気供給部6の電源5からケーブル6を介して酸素発生部4に電気を供給すると、陽極部11と陰極部12は、それぞれ+(プラス)の電荷と−(マイナス)の電荷を帯びて、矢印Aに示すように、陽極部11から陰極部12に電流が流れる。水質浄化装置1は、連続運転が好ましいが間欠運転でもよい。
【0018】
図4は、本実施形態の第1の変形例を示している。なお、第1,第2,第3の各変形例において、前記実施形態,他の変形例と同一または相当部分には同一符号を付してその説明を省略し、異なる部分のみ説明する。
図4に示す第1の変形例にかかる酸素発生部4aでは、粒子の粗い粗粒子部30を多孔質部13の周囲に設け、多孔質部13の表面から出る酸素を粗粒子部30の内部(すなわち、空隙部32)に供給するようにしている。図4に示す酸素発生部4aでは、図3に示す酸素発生部4をそのまま使用し、この酸素発生部4の周囲に粗粒子部30を設けている。
粗粒子部30は、多孔質部13より空隙率が大きくなっており、図3に示す酸素発生部4の多孔質部13の周囲に固定されている。粗粒子部30は、粒子(たとえば、砂)31により構成され、粒子31同士が固着されている。
粗粒子部30は、微生物が内部に棲息可能な生態膜としての機能を発揮している。すなわち、粒子31間の空隙部32に好気性微生物を棲まわせて、多孔質部13から粗粒子部30に酸素を供給すれば、粗粒子部30内の空隙部32で好気性微生物の活動が活発化する。粗粒子部30の空隙率が大きいので、生態膜としての粗粒子部30内には各種の微生物が生息することができる。
【0019】
図5に示す第2の変形例にかかる酸素発生部4bでは、多孔質部13bが、絶縁性の複数(ここでは、二つ)の多孔質ブロック13b1,13b2を組み合わせて構成されている。
酸素発生部4bは、筒状絶縁部10と、筒状絶縁部10の外周面に取付けられて電気供給部6に電気的に接続された中空筒状の陽極部11と、筒状絶縁部10の内方に配置されて電気供給部6に電気的に接続された陰極部12bと、筒状絶縁部10に取付けられ、陽極部11と陰極部12bを覆う絶縁性の多孔質部13bとを備えている。
酸素発生部4bは、水3を電気分解して酸素を発生することにより、水中の生態系による自然な浄化作用を補助している。そして、酸素発生部4bは、好気性微生物が電極(陽極部11,陰極部12b)や有害物質で死滅するのを防止し、簡素な構成で好気性微生物を増やして自然な浄化作用を補助し、水中の生態系を改善している。
【0020】
陽極部11と陰極部12bは、多孔質部13bの内部に埋没した状態になっており、それぞれケーブル6に電気的に接続されている。ケーブル6は、チューブ22内を通り、筒状絶縁部10の内部を通って陽極部11と陰極部12bにそれぞれ電気的に接続されている。
陽極部11は、筒状絶縁部10の外周面の周方向全周に取付けられている。すなわち、陽極部11は、中空円筒状をなして円筒部20の外周面全周に固着されている。
陰極部12bは、円筒状をなして筒状絶縁部10の中心軸線CLの位置に同心状に配置されている。陰極部12bの下部中心位置には、雄ねじ24が突出して設けられている。
陰極部12bの軸線方向の長さ寸法は、陽極部11の軸線方向の長さ寸法とほぼ同じである。陰極部12bは、たとえばアモルファスニッケルにより形成されていれば、これが水中に溶け出すことがないので好ましい。
【0021】
多孔質部13bの材質,内部構造は、前記多孔質部13と同じである。多孔質部13bは、筒状絶縁部10の円筒部20の外部側に円筒状に形成されるとともに、円筒部20の内部側にも充填され、円筒部20の下端部23を覆って下方まで延びており、全体的に円筒状に形成されている。
多孔質部13bは、有底中空円筒状の第1の多孔質ブロック13b1と、円筒状の第2の多孔質ブロック13b2とを組み合わせて構成されている。
第1の多孔質ブロック13b1は、筒状絶縁部10の外周側に形成される円筒部16と、円筒部16と一体化して下部に形成される底部17とを有し、有底中空部を形成している。底部17の上面の中心位置には、雌ねじ25が形成されている。
【0022】
第2の多孔質ブロック13b2は、第1の多孔質ブロック13b1の有底中空部の内部側に配置されており、第2の多孔質ブロック13b2の外周面は、筒状絶縁部10の円筒部20の内周面に密着している。
第2の多孔質ブロック13b2の上面の中心位置には、絶縁性と防水性を有するボルト26がねじ込み可能になっている。ボルト26内にはケーブル6が通っており、ケーブル6の端部が、接点P1で陰極部12bの電極棒に電気的に接続されている。
第2の多孔質ブロック13b2の下面の中心位置から、陰極部12bの雄ねじ24が突出している。底部17の雌ねじ25に雄ねじ24を螺合させた状態で、第2の多孔質ブロック13b2の下面が、第1の多孔質ブロック13b1の底部17の上面と密着している。
第2の多孔質ブロック13b2の外周面には、ケーブル6を通すための一つの溝18が、中心軸線CLと平行な方向(図5の縦方向)に形成されている。ケーブル6は、筒状絶縁部10の内部で溝18に沿って配線され、円筒部20の下端部23で筒状絶縁部10の内周部側から外周部側に出て、接点P2で陽極部11に電気的に接続されている。
【0023】
このようにして、多孔質部13bは陽極部11と陰極部12bを覆っている。したがって、多孔質部13bは、陰極部12bで発生した活性酸素が直接水中に溶け出すことを防止する機能と、SS(浮遊物質または懸濁物質)が直接電極部11,12bを覆って電気分解が抑制されてしまうのを防止する機能と、直接電極部11,12bに接触しておくことで、電極部11,12bの過熱を抑える機能とを発揮する。
筒状絶縁部10,多孔質部13bおよびチューブ22は、保持部材23(図2)により支持されている。
【0024】
酸素発生部4bは、筒状絶縁部10,陽極部11,陰極部12bおよび多孔質部13bの全体が組み合わされた簡素な構成になっている。酸素発生部4bは、水中に吊り下げるかまたは水底に置くのが一般的である。酸素発生部4bが水中に沈められていると、多孔質部13b内の開気孔も水3で満たされている。
電気供給部6の電源5からケーブル6を介して酸素発生部4bに電気を供給すると、陽極部11と陰極部12bは、それぞれ+(プラス)の電荷と−(マイナス)の電荷を帯びて、矢印Aに示すように、陽極部11から陰極部12bに電流が流れる。
この酸素発生部4bでは、複数の多孔質ブロック13b1,13b2を組み合わせて多孔質部13bを構成したので、酸素発生部4bの製造,組み立てが容易である。
【0025】
次に、図1ないし図6を参照して本発明の原理について説明する。図6は、本発明における物質の移動を示す説明図である。
軟水,硬水にかかわらず、自然に放置された水3は、式(1)(または、式(1a))に示すように、二酸化炭素を溶け込ませて炭酸水素塩または炭酸塩を含んでいる。
CO2+H2O → H++HCO3 − ………(1)
CO2+H2O → 2H++CO3 2− ………(1a)
硬水の場合には、さらにCa2+,Mg2+といったミネラルが溶存していることになる。なお、酸素発生部4,4a,4bを海水中に沈める場合に、海水中にはCl−,Na2+が溶存しているので自然の状態で電解水が形成されている。
【0026】
酸素発生部4,4a,4bに電気を供給して、陽極部11と陰極部12(または、12b)が、それぞれ+の電荷と−の電荷を帯び、陽極部11から陰極部12(または、12b)に電流が流れると(矢印A)、陰極部12(または、12b)における反応は式(2)〜(6)となる。
2H2O+2e− → H2+2OH− ………(2)
O2+2H2O+2e− → H2O2+2OH− ………(3)
H2O2+2e− → 2OH− ………(4)
2H++2e− → H2 ………(5)
Ca2++2H2O → Ca(OH)2+H2 ………(6)
【0027】
一方、陽極部11における反応は式(7)〜(10)となる。なお、式(9)の反応の代わりに式(9a)の反応が起こる場合もある。
2H2O → O2+4H++4e− ………(7)
4OH− → 2H2O+O2+4e− ………(8)
2HCO3 − → 2CO2+2H2O+e−+↑H2 ………(9)
CO3 2− → CO2+H2O+2e−+↑H2 ………(9a)
H2O+Cl− → HOCl+H++2e− ………(10)
【0028】
池2(または、水槽など)のサイズが比較的小さく、水面の面積が小さい場合には、水3に対する酸素や二酸化炭素の溶け込み量が少ないので、式(2),(7),(8)が主な反応になる。
溶存酸素中で電圧レベルが高いときは、式(3)の反応が起きて活性酸素(この場合には、過酸化水素H2O2)が発生する。ところが、多孔質部13(または、13b)が陽極部11と陰極部12(または、12b)を覆っているので、電極(陽極部と陰極部)付近で水流が起こり難い。したがって、式(3)の反応が起きると直ちに式(4)の反応が連鎖して起きるので、水中の好気性微生物が活性酸素により死滅することはない。
【0029】
また、水3に二酸化炭素が溶存しているので、式(5),式(9)(または、式(9a))の反応を伴う。さらに、水3にミネラルが溶存している場合、ミネラルとしてカルシウムを例にとると、式(6)の反応が起きる。その結果、陰極部12(または、12b)付近はアルカリ化するが、これは自然に存在する硬水の程度であり、滅菌作用を発揮するほどアルカリ性になることはない。
水3が海水の場合には、式(10)の反応も起こり殺菌力のある酸性になるが、多孔質部13(または、13b)が陽極部11と陰極部12(または、12b)を覆っているので、塩素イオンは、直接電極部11,12(または、12b)に触れ難い。
【0030】
陽極部11で発生した酸素は、多孔質部13(または、13b)を通り、微細な気泡となって水中に供給される。実際上は、多孔質部13(または、13b)から出る酸素の気泡は極めて微細なので、ほとんど気泡の形になることなく直ちに水に溶け込む。したがって、池2(または、ビオトープなど)の水深が浅い場合でも、酸素を水中に容易に溶け込ませることができる。
こうして、酸素発生部4,4a,4bの周囲では、酸素の供給と、電極部の加熱による水温上昇とがあるので、好気性微生物が活発に活動して水質の浄化を行う。
好気性微生物は負の電荷を帯びていることが多いが、電極部11,12(または、12b)が多孔質部13(または、13b)で覆われているので、好気性微生物は、陽極部11の方向に吸引されてもこの陽極部11に直接触れることはなく死滅する恐れはない。
陽極部11と陰極部12(または、12b)は円筒状をなして表面積が大きいので、イオンが容易に移動して電気分解が効果的に行われる。
酸素発生部4,4a,4bから酸素が供給され気泡が上昇するので、水中に自然に水流が起こり、池2の広い範囲に酸素を供給することができる。
なお、陰極部12(または、12b)で発生する水素は、多孔質部13(または、13b),筒状絶縁部10の内部,チューブ22の順に通って外部に排出される(矢印B)。
【0031】
図6に示すように、酸素発生部4,4a,4bで発生した酸素は、水生の動物(魚,貝など)や好気性微生物に消費され(矢印a)、微細な細菌にも消費される(矢印b)。動物や好気性微生物は細菌も餌としている(矢印c)。こうして、動物や好気性微生物が増えるので自然な浄化作用が促進され、水中の生態系が改善される。
植物は二酸化炭素を消費し(矢印d)、やがて枯れ(矢印e1)、好気性微生物や動物もやがて死滅する(矢印e2)。この枯れた植物や動物の死骸は、蛋白質やアミノ酸として動物や好気性微生物の餌となる(矢印f,g)。
【0032】
水生植物や植物プランクトンが少ない状態で、蛋白質やアミノ酸を食物とし酸素を消費する動物や好気性微生物が多すぎると、アンモニアが発生するので(矢印h)、アンモニアの除去が必要になる。
アンモニアは、水中でNH4+イオンの状態で溶存している。このアンモニアを酸化して亜硝酸や硝酸に分解するのが、亜硝酸菌(たとえば、ニトロソモナス,ニトロソコッカス),硝酸細菌(たとえば、ニトロバクター)などの細菌である(矢印i,j,k)。
【0033】
亜硝酸菌によるアンモニアの酸化は式(11)により行われる。
NH4 ++3/2O2 → NO2 −+2H++H2O ………(11)
硝酸細菌による亜硝酸の酸化は式(12)の通りである。
2NO2 −+O2 → 2NO3 − ………(12)
【0034】
亜硝酸塩,硝酸塩の一部は脱窒素細菌(たとえば、シュードモナス)などの細菌により、式(13)のように窒素ガスに還元される(矢印l)。
2NO3 −+5H2 → N2+4H2O+2OH− ………(13)
亜硝酸塩,硝酸塩の残部は、陽極部11に引き寄せられて、式(14)の反応により酸素ガスと窒素ガスになる。なお、アンモニアの一部は水生植物により消費される(矢印m)。
2NO3 − → N2+3O2+2e− ………(14)
このように、酸素発生部4,4a,4bで発生した溶存酸素の存在の下に、さまざまな好気性微生物,動物,細菌が関与し、有機性物質,アンモニア性窒素,臭気,鉄などを酸化分解して除去することができる。
【0035】
図4に示す酸素発生部4aでは、周囲の粗粒子部30の内部(空隙部32)に好気性微生物が棲みついているので、溶存酸素の存在により、好気性微生物の活動がさらに活性化して水質浄化が進む。
たとえば、本発明の水質浄化装置1を新設の池(または、人的に汚染された池)2などに設置する際、水中に好気性微生物が自然に発生するまでには時間がかかる。ところが、図4に示すように、生体膜としての機能を発揮する粗粒子部30を設けてそこにあらかじめ微生物を棲まわせておけば、短期間のうちに水質の浄化が進行する。
なお、酸素発生部4a(図4)と酸素発生部4b(図5)は、図3に示す酸素発生部4と同じ作用効果も奏する。
【0036】
図7は、第3の変形例にかかる酸素発生部4cを示す片側断面図で、図3相当図である。
図1,図2,図7に示すように、水質浄化装置1は、複数(または、一つ)の酸素発生部4cと電気供給部6とを有している。酸素発生部4cは、水中の生態系による自然な浄化作用を補助するために、水を電気分解して酸素を発生するように水中に沈められる。
酸素発生部4cは、所定形状を有し上部に複数の貫通孔40が穿設された筒状絶縁部10cと、筒状絶縁部10cの内周面に取付けられて電気供給部6に電気的に接続された中空筒状の陰極部12cと、筒状絶縁部10cの内方に配置されて電気供給部6に電気的に接続された陽極部11cと、陰極部12cと陽極部11cとの間に配置された中空筒状のイオン交換膜部41と、イオン交換膜部41の外周面と陰極部12cとを覆って筒状絶縁部10cに取付けられた絶縁性の多孔質部13cとを備えている。
これにより、酸素発生部4cは、図3〜図5に示す酸素発生部4,4a,4bの作用効果に加え、イオン交換膜部41で重金属(たとえば、クロム化合物,水銀)を除去している。
【0037】
筒状絶縁部10cは、下部が底なしで上部にボトルネック14が形成され、絞り部21に貫通孔40が穿設されたボトル形状を有している。陰極部12cは、筒状絶縁部10cの内周面の周方向全周に取付けられている。陽極部11cは、円筒状をなしてイオン交換膜部41の中心軸線CLの位置に同心状に配置されている。
陽極部11cは、筒状絶縁部10cの内方で且つイオン交換膜部41の内方に配置されている。陽極部11cとイオン交換膜部41との間は、水が満たされた空間Sになっている。
【0038】
多孔質部13cは、絶縁性の複数(ここでは、三つ)の多孔質ブロック13c1,13c2,13c3を組み合わせて構成されている。
多孔質部13cの材質,内部組織の構造は前記多孔質部13と同じである。多孔質部13cは、筒状絶縁部10cの円筒部20の内部側に形成され、全体的に円筒状に形成されている。
多孔質部13cは、中空円筒状の第1の多孔質ブロック13c1と、小径で円筒状の第2の多孔質ブロック13c2と、小径で円筒状の第3の多孔質ブロック13c3とを有し、これらを組み合わせて構成されている。
【0039】
第1の多孔質ブロック13c1は、筒状絶縁部10cの円筒部20とイオン交換膜部41との間に形成されている。すなわち、第1の多孔質ブロック13c1の外周面には陰極部12cが設けられ、内周面には、円筒状のイオン交換膜部41が設けられている。
イオン交換膜部41の下方と上方における第1の多孔質ブロック13c1の内周面には、下部雌ねじ45,上部雌ねじ46がそれぞれ形成されている。第2の多孔質ブロック13c2は、下部雌ねじ45に螺合可能な雄ねじ47とヘッド部50からなるボルトとしての機能を有している。第3の多孔質ブロック13c3も、上部雌ねじ46に螺合可能な雄ねじ48とヘッド部51からなるボルトとしての機能を有している。
【0040】
陽極部11cが、前記酸素発生部4,4a,4bにおける陰極部12,12bと同じ(または、類似の)形状であり、陰極部12cが、前記陽極部11と同じ(または、類似の)形状である。
筒状絶縁部10c,陽極部11c,陰極部12c,多孔質部13cの各材質は、上述の筒状絶縁部10,陽極部11,陰極部12(または、12b),多孔質部13(または、13b)とそれぞれ同じ(または、類似)である。
陽極部11cと陰極部12cは、それぞれケーブル6に電気的に接続されている。ケーブル6は、チューブ22内を通り、筒状絶縁部10cの内部を通って陽極部11cと陰極部12cにそれぞれ電気的に接続されている。
第3の多孔質ブロック13c3内にはケーブル6が通っており、ケーブル6の端部が、接点P1で陽極部11cの電極棒に電気的に接続されている。
第1の多孔質ブロック13c1の外周面には、ケーブル6を通すための一つの溝52が、中心軸線CLと平行な方向(図7の縦方向)に形成されている。ケーブル6は、筒状絶縁部10cの内部で溝52に沿って配線され、接点P2で陰極部12cに電気的に接続されている。
【0041】
陽極部11cでは前記陽極部11と同じ反応が起こり、陰極部12cでは前記陰極部12(または、12b)と同じ反応が起こる。
陽極部11cで発生した酸素は、空間Sから多孔質部13cを通って、絞り部21の内部空間を流れ、貫通孔40を通過して酸素発生部4cの外部に気泡となって流出する。
【0042】
水中に溶解している重金属44は、陽極部11cに対して反発するので、イオン交換膜部41の内周面に次第に皮膜状に付着していく。イオン交換膜部41に重金属44の皮膜が付着すると、陽極部11cのまわりの電解質濃度も高くなるので、抵抗値が下がる。
この抵抗値が一定値以下(すなわち、低電圧で一定以上の電流値)になったら酸素発生部4cを水中から引き上げて、メンテナンスを行うことになる。このように、電極11c,12c間の抵抗値を観察することで、イオン交換膜部41に付着した重金属44の量(または、濃度)を知ることができる。
メンテナンス時には、第2の多孔質ブロック13c2を取り外すことにより、イオン交換膜部41の内周面に付着した重金属44を取り除くことができる。この場合、イオン交換膜部41自体を交換できるようにしてもよい。
この酸素発生部4cでは、複数の多孔質ブロック13c1,13c2,13c3を組み合わせて多孔質部13cを構成したので、酸素発生部4cの製造,組み立て,メンテナンスが容易である。
【0043】
酸素発生部4cは、前記酸素発生部4,4a,4bと同じ作用効果を奏するとともに、重金属44を除去することができる。水中に重金属があると微生物が育ちにくいが、酸素発生部4cで重金属44を除去することにより、微生物を増やすことができる。
また、池や海の底などに汚泥やヘドロが溜まって重金属の濃度が高くなったような場合に、この酸素発生部4cを、汚泥やヘドロの内部に埋め込んで重金属を除去することもできる。
陽極部11cは、多孔質部で覆われていないが多孔質部13cで囲まれた空間S内にあるので、微生物が負の電荷を帯びていても、陽極部11cに直接触れて死滅する恐れは少ない。
【0044】
第1〜第3の変形例を含む本実施形態で説明したように、本発明によれば、酸素発生部4,4a〜4cで酸素が供給されるので、好気性微生物が育ちやすい環境を容易に形成することができる。
電源5が太陽光発電や風力発電で電圧が一定でない場合には、電源5を大型化してもよいが、その構成部材を安価にするために、複数の電源を並列に設置し、酸素発生部4,4a〜4cが過熱しない程度に抵抗値を上げるのが好ましい。
これは、酸素発生部4,4a〜4cが過熱すると、多孔質部13,13b,13cで棲息する微生物が死滅するばかりか、生態系にとって有害な活性酸素などの物質が発生する恐れがあるからである。
【0045】
水3が海水の場合、海水は抵抗値が低く電気分解が起こりやすい。したがって、水3が淡水の場合よりも、多孔質部13,13b,13cの厚みを厚くし、且つ酸素発生部4,4a〜4cの電極部に印加される電圧が一定レベルを超えないようにするのが好ましい。
本発明によれば、長期間の利用を前提にしたランニングコストを低減することができ、また、騒音を発生せず自然環境に良好である。
【0046】
自然エネルギーで得た電力を効果的に活用し、従来水質浄化に必要であった施設や電力を削減することができる。また、自然の象徴である水を、自然の力を利用して浄化するというクリーンなイメージが形成される。
特に、太陽光発電を利用した場合には、昼間太陽が出ているときは水温が上昇するので、微生物が活発に動いて溶存酸素が不足気味になる。このとき、太陽光発電の発電量は多いので、酸素発生部4,4a〜4cから電気分解で十分な酸素が供給される。一方、夜間は水温が低下して微生物はそれほど活動しないので、太陽光発電が停止して酸素が供給されない場合でもそれほど悪影響はない。
このように、太陽光発電の場合には、その発電量と必要溶存酸素の量の経時変化が所定の相関関係にあるので好ましい。
【0047】
都市開発を行う場合、公園に池やビオトープなどを造成することが多いが、これをそのまま放置しておくと良好な水の生態系は形成され難い。そこで、本発明の水質浄化装置1を設置すれば、良好な水の生態系が容易に形成されて水質を浄化することができる。
簡素な構成の酸素発生部4,4a〜4cは、電気供給部6で供給される電気の電流,電圧の大小にかかわらず正常に動作し、また直流をそのまま使用することができる。したがって、電流,電圧のコントロールは不要で、コンバータも不要である。
池2などの規模に対応させて酸素発生部4,4a〜4cの設置数を決めればよいので、池2などの規模に容易に対応することができる。また、池2などが既設のものであっても、後から水質浄化装置1を容易に増設することができる。
本発明では、酸素と同時に発生する水素を集めれば、この水素を燃料電池の燃料として使用することも可能である。
【0048】
以上、本発明の実施形態(各変形例を含む)を説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲で種々の変形,付加などが可能である。
なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
【0049】
【発明の効果】
本発明は上述のように構成したので、水中の好気性微生物が電極や有害物質などで死滅するのを防止し、簡素な構成で好気性微生物を増やして自然な浄化作用を補助し水中の生態系を容易に改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1ないし図7は本発明の実施形態の一例を示す図で、図1は、水質浄化装置を池に設置した適用例を示す説明図である。
【図2】酸素発生部の外観図である。
【図3】前記酸素発生部を示す片側断面図である。
【図4】第1の変形例にかかる酸素発生部を示す片側断面図で、図3相当図である。
【図5】第2の変形例にかかる酸素発生部を示す片側断面図で、図3相当図である。
【図6】本発明における物質の移動を示す説明図である。
【図7】第3の変形例にかかる酸素発生部を示す片側断面図で、図3相当図である。
【符号の説明】
1 水質浄化装置
3 水
4 酸素発生部
4a〜4c 酸素発生部
5 電源
6 電気供給部
10,10c 筒状絶縁部
11,11c 陽極部
12,12b,12c 陰極部
13,13b,13c 多孔質部
13b1,13b2 多孔質ブロック
13c1,13c2,13c3 多孔質ブロック
14 ボトルネック
21 絞り部
30 粗粒子部
40 貫通孔
41 イオン交換膜部
CL 中心軸線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a water quality purification apparatus in a water ecosystem that generates oxygen by electrolyzing water in order to assist a natural purification action in the water ecosystem.
[0002]
[Prior art]
In the ecosystem of aquatic animals and plants in nature such as ponds, rivers, lakes, and seas, the water quality is usually purified by natural purification. However, when the area of the water surface that comes into contact with air is small or the temperature distribution or ecosystem density becomes abnormal, oxygen in the water may be insufficient, so aeration is often performed with an aeration device. This aeration apparatus generally generates air bubbles in water by pumping air with a pump.
Aeration equipment is often used in various fields when it is necessary to purify water using natural ecosystems over a long period of time. For example, aeration equipment, artificial ponds, sacrifices, and human pollution It is also applied to rivers, biotopes, and bays.
[0003]
In order to obtain the same effect as aeration, a technique for purifying water quality by electrolyzing water to generate oxygen has also been proposed. Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-168770) discloses a water quality improvement method in which an electrode is immersed in target water to perform an electrostimulatory decomposition action.
On the other hand, Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 8-89969) is provided with an electrolyzer for electrolysis so as to generate active oxygen in the water to be used, and oxidative decomposition of the active oxygen generated by this electrolyzer. There is disclosed a purification method and a purification device for water that returns the treated water to its original system.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-8-168770
[Patent Document 2]
JP-A-8-89969
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
When an aeration apparatus is used, if the depth of water such as a biotope is shallow, bubbles are not easily dissolved in water. Therefore, it is necessary to make bubbles generated by the aeration apparatus as small as possible.
Therefore, if the pores of the air diffuser are made fine, the amount of aeration is reduced due to the clogging of the pores, and there is a possibility that the processing capacity may be lowered before it is noticed. In addition, when the air supply is stopped, the pores are clogged, and there is a problem that maintenance takes time and cost.
[0006]
On the other hand, in the technique described in
Further, the technique described in
[0007]
The present invention has been made to solve such problems, and prevents aerobic microorganisms in water from being killed by electrodes, harmful substances, etc., and increasing the number of aerobic microorganisms with a simple configuration for natural purification. An object of the present invention is to provide a water purification device in a water ecosystem that can assist the action and easily improve the ecosystem in water.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-mentioned object, the water purification apparatus in the water ecosystem according to the present invention is configured so that the water is electrolyzed to generate oxygen in order to assist the natural purification action by the underwater ecosystem. A water purification device having an oxygen generator submerged in water and an electricity supply unit for supplying electricity from the power source to the oxygen generator, wherein the oxygen generator has a cylindrical insulating part having a predetermined shape, and the cylinder A hollow cylindrical anode part attached to the outer peripheral surface of the cylindrical insulating part and electrically connected to the electric supply part, and a cathode disposed inside the cylindrical insulating part and electrically connected to the electric supply part And an insulating porous part that is attached to the cylindrical insulating part and covers the anode part and the cathode part.
The cylindrical insulating part has a bottle shape with a bottom at the bottom and a bottleneck formed at the top, the anode part is attached to the entire circumference of the outer peripheral surface of the cylindrical insulating part, and the cathode part has a cylindrical shape. It is preferable to arrange concentrically at the position of the central axis of the cylindrical insulating portion.
For example, the oxygen generation part has a coarse particle part around the porous part where microorganisms can live and function as an ecological membrane, and oxygen emitted from the surface of the porous part is contained inside the coarse particle part. It is preferable that it is comprised so that it may supply.
Further, another water purification apparatus according to the present invention includes an oxygen generation unit that is submerged in water so as to electrolyze water and generate oxygen in order to assist a natural purification action by an underwater ecosystem. A water purification device having an electricity supply unit for supplying electricity from the oxygen generation unit to the oxygen generation unit, the oxygen generation unit having a predetermined shape and a cylindrical insulating portion having a through hole formed in an upper portion thereof, A hollow cylindrical cathode part attached to the inner peripheral surface of the cylindrical insulating part and electrically connected to the electric supply part, and disposed inside the cylindrical insulating part and electrically connected to the electric supply part An anode portion, a hollow cylindrical ion exchange membrane portion disposed between the cathode portion and the anode portion, and an insulation attached to the cylindrical insulating portion covering the outer peripheral surface of the ion exchange membrane portion and the cathode portion And a porous part.
In this case, the cylindrical insulating portion has a bottle shape in which the bottom is bottomless and the bottle neck is formed at the top and the through hole is formed in the throttle portion, and the cathode portion is the circumferential direction of the inner peripheral surface of the cylindrical insulating portion It is preferable that the anode part is attached to the entire circumference, and the anode part is formed in a cylindrical shape and concentrically arranged at the position of the central axis of the ion exchange membrane part.
The porous portion is preferably configured by combining a plurality of insulating porous blocks.
The power source is preferably adapted to obtain power from natural energy such as solar power or wind power.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an example of an embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is an explanatory view showing an application example in which the water purification apparatus of the present invention is installed in a pond, FIG. 2 is an external view of an oxygen generator, FIG. 3 is a half sectional view showing the oxygen generator, FIGS. These are half sectional views showing the oxygen generating parts according to the first modification and the second modification, respectively, corresponding to FIG.
[0010]
In the water purification apparatus of the present invention, oxygen required for increasing the water ecosystem with the idea opposite to conventional electrolysis of water, which has been conventionally used for sterilization of microorganisms as in
As shown in FIGS. 1 to 3, a
[0011]
The
The
[0012]
The oxygen generator 4 is connected to the
The oxygen generation unit 4 includes a cylindrical insulating
The oxygen generation unit 4 assists a natural purification action by the underwater ecosystem by electrolyzing the
The aerobic microorganisms are, for example, mitochondria, euphorbia, Paramecium, amoeba, and the harmful substances are, for example, active oxygen, hypochlorous acid, and the like.
[0013]
The tubular insulating
The cylindrical insulating
[0014]
The
The
The
[0015]
A tube (for example, a rubber hose or a vinyl hose) 22 that constitutes the
The cylindrical insulating
[0016]
The
The
As described above, the
[0017]
The oxygen generation unit 4 has a simple configuration in which the cylindrical insulating
When electricity is supplied from the
[0018]
FIG. 4 shows a first modification of the present embodiment. In the first, second, and third modified examples, the same or corresponding parts as those in the embodiment and other modified examples are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. Only different parts will be described.
In the
The
The
[0019]
In the
The
The
[0020]
The
The
The
The length dimension of the
[0021]
The material and internal structure of the
The
The first porous block 13b1 has a
[0022]
The second porous block 13b2 is disposed on the inner side of the bottomed hollow portion of the first porous block 13b1, and the outer peripheral surface of the second porous block 13b2 is the cylindrical portion of the cylindrical insulating
A
The
On the outer peripheral surface of the second porous block 13b2, a
[0023]
In this way, the
The tubular insulating
[0024]
The
When electricity is supplied from the
In this
[0025]
Next, the principle of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is an explanatory view showing the movement of a substance in the present invention.
Regardless of whether it is soft water or hard water, the naturally left
CO2+ H2O → H++ HCO3 − ……… (1)
CO2+ H2O → 2H++ CO3 2- ......... (1a)
In the case of hard water, further Ca2+, Mg2+Such minerals are dissolved. In addition, when submerging the
[0026]
Electricity is supplied to the
2H2O + 2e− → H2+ 2OH−……… (2)
O2+ 2H2O + 2e− → H2O2+ 2OH− ……… (3)
H2O2+ 2e− → 2OH−……… (4)
2H++ 2e− → H2......... (5)
Ca2++ 2H2O → Ca (OH)2+ H2……… (6)
[0027]
On the other hand, the reaction in the
2H2O → O2+ 4H++ 4e−......... (7)
4OH− → 2H2O + O2+ 4e−......... (8)
2HCO3 − → 2CO2+ 2H2O + e−+ ↑ H2 ......... (9)
CO3 2- → CO2+ H2O + 2e−+ ↑ H2 ......... (9a)
H2O + Cl− → HOCl + H++ 2e−……… (10)
[0028]
When the size of the pond 2 (or water tank, etc.) is relatively small and the area of the water surface is small, the amount of oxygen or carbon dioxide dissolved in the
When the voltage level is high in dissolved oxygen, the reaction of formula (3) occurs and active oxygen (in this case, hydrogen peroxide H2O2) Occurs. However, since the porous part 13 (or 13b) covers the
[0029]
In addition, since carbon dioxide is dissolved in the
When the
[0030]
Oxygen generated in the
Thus, around the
Aerobic microorganisms are often negatively charged, but since the
Since the
Since oxygen is supplied from the
Hydrogen generated in the cathode portion 12 (or 12b) is discharged to the outside through the porous portion 13 (or 13b), the inside of the cylindrical insulating
[0031]
As shown in FIG. 6, oxygen generated in the
Plants consume carbon dioxide (arrow d), eventually die (arrow e1), and aerobic microorganisms and animals eventually die (arrow e2). The dead plant or animal carcass is used as protein or amino acid as a food for animals and aerobic microorganisms (arrows f and g).
[0032]
If there are too many animals and aerobic microorganisms that consume protein and amino acids and consume oxygen in the state where there are few aquatic plants and phytoplankton, ammonia is generated (arrow h), so it is necessary to remove the ammonia.
Ammonia is NH in water4+It is dissolved in an ionic state. Bacteria such as nitrite bacteria (for example, nitrosomonas, nitrosococcus) and nitrate bacteria (for example, nitrobacter) are those that oxidize ammonia and decompose into nitrous acid or nitric acid (arrows i, j, k). .
[0033]
Oxidation of ammonia by nitrous acid bacteria is performed according to equation (11).
NH4 ++ 3 / 2O2 → NO2 −+ 2H++ H2O ………… (11)
Oxidation of nitrite by nitrate bacteria is as shown in equation (12).
2NO2 −+ O2 → 2NO3 −......... (12)
[0034]
A part of nitrite and nitrate is reduced to nitrogen gas by a bacterium such as a denitrifying bacterium (for example, Pseudomonas) (arrow l).
2NO3 −+ 5H2 → N2+ 4H2O + 2OH−……… (13)
The remainder of nitrite and nitrate is attracted to the
2NO3 − → N2+ 3O2+ 2e−……… (14)
In this way, various aerobic microorganisms, animals, and bacteria are involved in the presence of dissolved oxygen generated in the
[0035]
In the
For example, when the
In addition, the
[0036]
FIG. 7 is a one-side cross-sectional view showing the
As shown in FIGS. 1, 2, and 7, the
The
Thereby, in addition to the effect of the
[0037]
The cylindrical insulating
The
[0038]
The
The material of the
The
[0039]
The first porous block 13c1 is formed between the
A lower
[0040]
The
The cylindrical insulating
The
The
On the outer peripheral surface of the first porous block 13c1, one
[0041]
The same reaction as that of the
Oxygen generated in the
[0042]
Since the
When the resistance value becomes a certain value or less (that is, a current value above a certain value at a low voltage), the
During maintenance, the
In this
[0043]
The
Further, when sludge or sludge accumulates on the bottom of a pond or the sea and the concentration of heavy metal increases, this
Since the
[0044]
As described in the present embodiment including the first to third modifications, according to the present invention, oxygen is supplied from the
When the
This is because, if the
[0045]
When the
According to the present invention, it is possible to reduce the running cost on the premise of long-term use, and it is good for the natural environment without generating noise.
[0046]
By effectively using the electric power obtained from natural energy, it is possible to reduce facilities and electric power that have been necessary for water purification. In addition, a clean image is formed in which water, which is a symbol of nature, is purified using the power of nature.
In particular, when using solar power generation, the water temperature rises when the sun is out during the daytime, so that microorganisms move actively and the dissolved oxygen becomes scarce. At this time, since the amount of power generated by solar power generation is large, sufficient oxygen is supplied by electrolysis from the
Thus, in the case of photovoltaic power generation, the change over time in the amount of power generation and the amount of necessary dissolved oxygen is preferably in a predetermined correlation.
[0047]
In urban development, ponds and biotopes are often created in parks, but if these are left as they are, it is difficult to form a good water ecosystem. Therefore, if the water
The
Since the number of
In the present invention, if hydrogen generated simultaneously with oxygen is collected, this hydrogen can be used as fuel for the fuel cell.
[0048]
As mentioned above, although embodiment (including each modification) of this invention was described, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, A various deformation | transformation, addition, etc. are possible in the range of the summary of this invention. It is.
In the drawings, the same reference numerals denote the same or corresponding parts.
[0049]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, it prevents the aerobic microorganisms in the water from being killed by electrodes or harmful substances, and increases the number of aerobic microorganisms with a simple structure to assist the natural purification action and The system can be easily improved.
[Brief description of the drawings]
1 to 7 are diagrams showing an example of an embodiment of the present invention, and FIG. 1 is an explanatory diagram showing an application example in which a water purification device is installed in a pond.
FIG. 2 is an external view of an oxygen generation unit.
FIG. 3 is a half sectional view showing the oxygen generation unit.
FIG. 4 is a half sectional view showing an oxygen generator according to a first modification, corresponding to FIG.
FIG. 5 is a half sectional view showing an oxygen generating section according to a second modification, corresponding to FIG. 3;
FIG. 6 is an explanatory diagram showing movement of a substance in the present invention.
FIG. 7 is a half sectional view showing an oxygen generator according to a third modification, corresponding to FIG.
[Explanation of symbols]
1 Water purification equipment
3 water
4 Oxygen generator
4a-4c Oxygen generator
5 Power supply
6 Electricity supply section
10, 10c Tubular insulation
11, 11c Anode part
12,12b, 12c Cathode part
13, 13b, 13c Porous part
13b1, 13b2 porous block
13c1,13c2,13c3 porous block
14 Bottleneck
21 Aperture
30 Coarse particle part
40 Through hole
41 Ion exchange membrane
CL center axis
Claims (7)
電源から酸素発生部に電気を供給するための電気供給部とを有する水質浄化装置であって、
酸素発生部は、
所定形状を有する筒状絶縁部と、
この筒状絶縁部の外周面に取付けられて電気供給部に電気的に接続された中空筒状の陽極部と、
筒状絶縁部の内方に配置されて電気供給部に電気的に接続された陰極部と、
筒状絶縁部に取付けられて陽極部と陰極部を覆う絶縁性の多孔質部とを備えたことを特徴とする水の生態系における水質浄化装置。An oxygen generator that is submerged in water to electrolyze water and generate oxygen to assist in the natural purification of the underwater ecosystem,
A water purification device having an electricity supply unit for supplying electricity from a power source to the oxygen generation unit,
The oxygen generator
A cylindrical insulating part having a predetermined shape;
A hollow cylindrical anode part attached to the outer peripheral surface of this cylindrical insulating part and electrically connected to the electricity supply part;
A cathode portion disposed inward of the cylindrical insulating portion and electrically connected to the electricity supply portion;
A water purification device in a water ecosystem characterized by comprising an insulating porous part that is attached to a cylindrical insulating part and covers an anode part and a cathode part.
微生物が内部に生棲可能で生態膜としての機能を発揮する粗粒子部が多孔質部の周囲に設けられ、多孔質部の表面から出る酸素を粗粒子部の内部に供給するように構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の水の生態系における水質浄化装置。The oxygen generator
A coarse particle part that can vibrate inside and that functions as an ecological membrane is provided around the porous part, and is configured to supply oxygen from the surface of the porous part into the coarse particle part. The water purification apparatus in the water ecosystem according to claim 1 or 2, wherein
電源から酸素発生部に電気を供給するための電気供給部とを有する水質浄化装置であって、
酸素発生部は、
所定形状を有し上部に貫通孔が穿設された筒状絶縁部と、
この筒状絶縁部の内周面に取付けられて電気供給部に電気的に接続された中空筒状の陰極部と、
筒状絶縁部の内方に配置されて電気供給部に電気的に接続された陽極部と、
陰極部と陽極部との間に配置された中空筒状のイオン交換膜部と、
イオン交換膜部の外周面と陰極部とを覆って筒状絶縁部に取付けられた絶縁性の多孔質部とを備えたことを特徴とする水の生態系における水質浄化装置。An oxygen generator that is submerged in water to electrolyze water and generate oxygen to assist in the natural purification of the underwater ecosystem,
A water purification device having an electricity supply unit for supplying electricity from a power source to the oxygen generation unit,
The oxygen generator
A cylindrical insulating part having a predetermined shape and having a through hole drilled in the upper part;
A hollow cylindrical cathode part attached to the inner peripheral surface of the cylindrical insulating part and electrically connected to the electric supply part;
An anode portion disposed inward of the cylindrical insulating portion and electrically connected to the electricity supply portion;
A hollow cylindrical ion exchange membrane portion disposed between the cathode portion and the anode portion;
A water purification apparatus in a water ecosystem characterized by comprising an insulating porous part attached to a cylindrical insulating part so as to cover the outer peripheral surface of the ion exchange membrane part and the cathode part.
陰極部は筒状絶縁部の内周面の周方向全周に取付けられ、
陽極部は円筒状をなしてイオン交換膜部の中心軸線の位置に同心状に配置されていることを特徴とする請求項4に記載の水の生態系における水質浄化装置。The cylindrical insulating part has a bottle shape in which the bottom has no bottom, the bottleneck is formed in the upper part, and the through hole is formed in the throttle part.
The cathode part is attached to the entire circumference of the inner peripheral surface of the cylindrical insulating part,
The water purification apparatus for an ecosystem of water according to claim 4, wherein the anode part is formed in a cylindrical shape and is concentrically arranged at the position of the central axis of the ion exchange membrane part.
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