JP6815397B2 - 養殖用または排水処理用超微細気泡発生装置 - Google Patents
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Description
次に、発明の実施の形態を説明する。
まず、本発明の一実施形態にかかる超微細気泡発生装置1の全体構成について図1を用いて説明する。
超微細気泡発生装置1は、養殖用または排水処理用の超微細気泡発生装置であり、液体中において超微細気泡を発生させるための装置である。ここで超微細気泡とは、常温常圧化においてサイズ(直径)が100μm未満の気泡を意味する。超微細気泡発生装置1は、図1に示すように、気体を溶存または共存させた液体を貯留槽11へ供給する装置であり、液体を流す通路21と、通路21へ気体を圧送するための圧縮装置22と、圧縮装置22により圧送された気体を超微細気泡として通路21内の液体へ放出する気泡発生媒体23とを備える。
ここで、溶存とは、液体内に気体が溶解して存在する状態を意味する。また、共存とは、気体が液体内に超微細気泡として存在する状態を意味する。
貯留槽11に貯留される液体は、養殖用の超微細気泡発生装置であれば、海水や、河川や湖沼などの淡水であり、排水処理用の超微細気泡発生装置であれば、海水や、河川や湖沼などの淡水や、生活排水や、工業排水等である。
また、貯留槽11に供給される気体は、養殖用の超微細気泡発生装置であれば、空気、酸素、オゾンまたは過酸化水素などであり、排水処理用の超微細気泡発生装置であれば、酸化作用を有する気体であり、例えば、酸素、オゾンまたは過酸化水素である。
炭素系の多孔質素材とは、炭素のみ若しくは炭素及びセラミックを含む複合素材であり、無機質の素材である。また、炭素系の多孔質素材の表面には、厚さ数nmの膜が形成されている。前記膜はケイ素を含む無機質の膜で形成されている。
捕集装置41の内部には、レベルセンサ45が設けられている。レベルセンサ45は、図示せぬ制御装置に接続されており、捕集装置41内の液体の高さが一定以下となったか否かを検知する装置である。
まず、圧縮装置22から酸素を圧送する。圧縮装置22から圧送された酸素は、気体通路55を通ってオゾン発生装置56内へ供給される。オゾン発生装置56内で、酸素からオゾンが生成され、オゾンが気泡発生媒体23内の気泡発生媒体内通路27へ供給される。気泡発生媒体内通路27へ供給されたオゾンは、気泡発生媒体23に設けられた直径数μm〜数十μmの細かな孔23Aを通って、超微細気泡となり液体中へ放出される。液体中へ放出される超微細気泡は、気泡発生媒体23表面に放出された瞬間に、周りの液体の流れ(図3の矢印方向の流れ)によって、表面から離間される。このとき、気泡発生媒体23は、管25の液体の流れに対して水平以下となるように配置しているので、超微細気泡は気泡発生媒体23表面から離間する際に下方へ移動しやすくなり(図2の白塗り矢印方向)、下方に溜まり易くなる。このように構成することにより、後から発生する超微細気泡や周辺の孔23Aから発生する超微細気泡と合体することなく単独で液体中へ移動することとなる。また、養殖用の超微細気泡発生装置1においては、強力なポンプを用いる必要が無いため、水中で発生する騒音を抑えることができ、魚介類へのストレスを軽減することができる。
このように構成することにより、液体外へ放出される酸素及び水素を大気中に放出することが無いので、酸素及び水素を無駄なく用いることが可能となる。
そして、養殖用の超微細気泡発生装置の場合は、貯留槽11において、気体を溶存または共存させた液体内において魚介類を養殖する。
また、排水処理用の超微細気泡発生装置の場合は、貯留槽11において、気体を溶存または共存させた液体を貯留し、液体中に溶存させた、または超微細気泡として共存させた気体の作用により、貯留した液体を浄化するものである。より詳細には、液体中に溶存させた、または超微細気泡として共存させた気体の作用により、排水中の有機物を分解するバクテリア等を活性化させることができ、液体を浄化させることができる。
このように構成することにより、気泡発生媒体23を炭素系素材の多孔質部材で形成したことにより、液体ジェットノズルなどで液体流を発生させることなく、多量の超微細気泡を発生させることができる。また、気泡発生媒体23が液体の流れる方向に対して水平以下となるように配置したことにより、超微細気泡が下方へ放出されやすくなり、液体表面に到達して空気中に放出される気体の量を減らすことができる。
このように構成することにより、管25を直列に配置することにより、液体中に連続的に超微細気泡を放出することができ、液体内に効率よく気体を溶存させる、または超微細気泡を共存させることができ、液体内の気体の濃度を高めることができる。
このように構成することにより、気体を空気中に放出することなく循環させて液体中に再び放出することができる。
このように構成することにより、気泡発生媒体23の内部に気泡発生媒体内通路27を形成し、気泡発生媒体内通路27から気泡発生媒体23表面までの距離を、最も短い距離Lminと最も長い距離Lmaxとの比が1:40以下となるように構成したことにより、気泡発生媒体23の表面に効率よく気体を圧送することができ、気泡発生媒体23の表面全面を用いて超微細気泡を発生させることができる。
また、第二の実施形態として、図9から図11に示すように、気泡発生媒体23を構成してもよい。
気泡発生媒体23は、図9に示すように、通路21の中途部を構成する管25の内部に配置されている。気泡発生媒体23は、管25の液体が流れる方向(図9の黒塗り矢印方向)に対して水平以下となるように配置されている。本実施形態においては、気泡発生媒体23は、管25の長手方向に対して下流側が下方へ傾くように配置されている。
炭素系の多孔質素材とは、炭素のみ若しくは炭素及びセラミックを含む複合素材であり、無機質の素材である。また、炭素系の多孔質素材の表面には、厚さ数nmの膜が形成されている。前記膜はケイ素を含む無機質の膜で形成されている。
また、第三の実施形態として、図12に示すように、貯留槽11には、好ましくは撹拌装置61を設けてもよい。ここで、第一実施形態と同一の番号を付した部分は第一実施形態と同様の構成であるので説明を省略する。
撹拌装置61は、貯留槽11の下部に設けられており、貯留槽11内の気体が溶存する、または、超微細気泡が共存する液体を撹拌するための装置である。なお、撹拌装置61の撹拌方法は限定されるものではなく、例えば、撹拌装置61は、曝気により撹拌する曝気型撹拌装置や、プロペラの回転により生み出される回転流により撹拌する回転型撹拌装置で構成される。
このように構成することにより、排水処理においては、貯留槽11で排水に含まれる有機物の酸化分解処理を行う際に、撹拌により有機物の沈殿を防止し効率よく排水処理を行うことができる。
また、第四の実施形態として、図13に示すように、排水処理用の超微細気泡発生装置1において、貯留槽11内の有機物を濾過するための濾過膜71を有する構成であってもよい。濾過膜71は、例えば貯留槽11内で処理した排水を排出するための排出孔付近に設けられている。ここで、第一実施形態と同一の番号を付した部分は第一実施形態と同様の構成であるので説明を省略する。
超微細気泡を用いて分解された有機物はペプチド化(微細化)する。このため、有機物は処理水内に残って濁りの原因となり、沈殿し難くなる。そこで、貯留槽11に濾過膜を設けることで、ペプチド化した有機物を除去することができ、排水処理の効率を上げることができる。
次に、第五の実施形態にかかる超微細気泡発生装置101について図14から図18を用いて詳細に説明する。ここで、第一実施形態と同一の番号を付した部分は第一実施形態と同様の構成であるので説明を省略する。
ここで、溶存とは、液体内に気体が溶解して存在する状態を意味する。また、共存とは、気体が液体内に超微細気泡として存在する状態を意味する。
貯留槽111に貯留される液体は、養殖用の超微細気泡発生装置であれば、海水や、河川や湖沼などの淡水であり、排水処理用の超微細気泡発生装置であれば、海水や、河川や湖沼などの淡水や、生活排水や、工業排水等である。
また、貯留槽111に供給される気体は、養殖用の超微細気泡発生装置であれば、空気、酸素、オゾンまたは過酸化水素などであり、排水処理用の超微細気泡発生装置であれば、酸化作用を有する基体であり、例えば、酸素、オゾンまたは過酸化水素である。
回転軸124及び回転体125の内部には、圧縮装置22から圧送された気体を通すための内部通路126が設けられており、内部通路126は、気泡発生媒体127内の気泡発生媒体内通路128に接続されている。
炭素系の多孔質素材とは、炭素のみ若しくは炭素及びセラミックを含む複合素材であり、無機質の素材である。また、炭素系の多孔質素材の表面には、厚さ数nmの膜が形成されている。前記膜はケイ素を含む無機質の膜で形成されている。
このように構成することにより、気泡発生媒体127の下側においては、気泡発生媒体127の下面と接触した液体が下側に流れることにより、下向きの液体流が起こり、気泡発生媒体127の上側においては、気泡発生媒体127の上面に沿って液体が流れることにより、下向きの液体流が発生する。これにより、気泡発生媒体127を回転させることで下向きの液体流を起こし、液体を攪拌することもできる。
下向きの液体流を起こした場合であっても、通常の気泡であれば一旦下方へ沈んだ後再び上方へ浮上するため、大きな圧力をかけて気泡を下方へ送る必要があった。しかし、本実施形態によれば、超微細気泡の浮力の小さい性質を利用して、下向きの液体流を起こすだけで超微細気泡を容易に下方まで送ることができる。
また、気泡発生媒体127の表面と気泡発生媒体内通路128との距離は最も短い距離と最も長い距離との比が1:40以下となるように構成している。
貯留槽111の内部には、レベルセンサ145が設けられている。レベルセンサ145は、図示せぬ制御装置に接続されており、貯留槽111内の液体の高さが一定以下となったか否かを検知する装置である。
まず、圧縮装置22から酸素を圧送する。圧縮装置22から圧送された酸素は、気体通路を通ってオゾン発生装置157内へ供給される。オゾン発生装置157内で、酸素からオゾンが生成され、オゾンが回転型気泡発生装置123へ供給される。回転型気泡発生装置123に供給されたオゾンは、内部通路126を介して気泡発生媒体内通路128へ供給され、気泡発生媒体127に設けられた直径数μm〜数十μmの細かな孔127Aを通って、超微細気泡となり液体中へ放出される。回転する気泡発生媒体127と周りの液体との間に生まれた流れ(図17の矢印方向の流れ)によって、表面から離間される。このように構成することにより、後から発生する超微細気泡や周辺の孔127Aから発生する超微細気泡と合体することなく単独で液体中へ移動することとなる。
このように構成することにより、液体外へ放出される酸素及び水素を大気中に放出することが無いので、酸素及び水素を無駄なく用いることが可能となる。
また、排水処理用の超微細気泡発生装置の場合は、貯留槽111において、気体を溶存または共存させた液体を貯留し、液体中に溶存させた、または超微細気泡として共存させた気体の作用により、貯留した液体を浄化するものである。より詳細には、液体中に溶存させた、または超微細気泡として共存させた気体の作用により、排水中の有機物を分解するバクテリア等を活性化させることができ、液体を浄化させることができる。
11 貯留槽
21 通路
22 圧縮装置
23 気泡発生媒体
25 管
27 気泡発生媒体内通路
41 捕集装置
45 レベルセンサ
52 再送用圧縮装置
53 逆止弁
Claims (3)
- 液体を流す通路と、前記通路へ気体を圧送するための圧縮装置と、前記圧縮装置により圧送された気体を超微細気泡として前記通路内の液体へ放出する気泡発生媒体とを備える養殖または排水処理用の超微細気泡発生装置であって、
前記気泡発生媒体は、炭素系の多孔質素材で形成されており、前記通路内において液体の流れる方向に対して水平以下となるように配置され、
前記通路は、少なくとも一以上の管で構成されており、前記気泡発生媒体は、前記管内に配置されており、前記管は、前記管内を流れる液体の方向と平行な方向に直列に配置可能に形成され、
前記通路の下流側に、液体から放出される気体を捕集するための捕集装置と、前記捕集装置から気体を前記気泡発生媒体へ圧送する再送用圧縮装置とを設け、
前記再送用圧縮装置は、前記捕集装置で捕集された気体が所定量以上となった場合、前記捕集装置から気体を前記気泡発生媒体へ圧送する、
ことを特徴とする養殖または排水処理用の超微細気泡発生装置。 - 前記通路の下流側に、貯留槽を設け、前記貯留槽には、撹拌装置を設けた、
ことを特徴とする請求項1に記載の超微細気泡発生装置。 - 前記気泡発生媒体の内部に内部空間を形成し、前記内部空間から気泡発生媒体表面までの距離は、最も短い距離と最も長い距離との比が1:40以下となるように構成した、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の超微細気泡発生装置。
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