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

本発明は、排水の浄化または、養殖用水の浄化及び養殖用水への酸素供給のための養殖用または排水処理用超微細気泡発生装置の技術に関し、特に、液体中において微細な気泡を発生させる養殖用または排水処理用超微細気泡発生装置の技術に関する。
従来、養殖用または排水処理用の超微細気泡発生装置が公知となっている。養殖においては、魚介類を養殖する際に成長を阻害するアンモニアや尿素等の窒化物を酸化して浄化するために酸素を供給する超微細気泡発生装置が公知となっている(例えば、特許文献1参照)。また養殖においては、供給された酸素は魚介類に活性を与え、成長を促進する。また、排水処理においては、排水に含まれる有機物の酸化分解処理を行うために酸素やオゾン等を供給する超微細気泡発生装置が公知となっている(例えば、特許文献2参照)。
また、近年、水道水や湖沼・河川、海水等の液体中において気泡のサイズ(直径)が常温常圧で100μm未満の超微細気泡を使用する技術が注目されている。前記超微細気泡は、表面積が非常に大きい特性及び自己加圧効果などの物理化学的な特性を有しており、その特性を生かして、排水浄化、洗浄、気体溶存、撹拌等に使用する技術が開発されている。
前記特性を持った超微細気泡の発生方法として、従来から、コンプレッサにより圧送された気体を放出するノズルの周囲に液体ジェットノズルを配置し、液体ジェットノズルの噴流の力でノズルより放出する気泡を引きちぎって微細化する方法は公知となっている。また、攪拌してできた気泡をメッシュ部材に当てて通しながら気泡を細分化する方法も公知となっている(例えば、特許文献3参照)。
しかし、従来の液体ジェットノズルを用いた超微細気泡の発生方法や、メッシュ部材を用いた超微細気泡の発生方法では、装置が大型化していた。このため、液体の流路内に配置することは困難であった。また、従来の超微細気泡発生装置においては、液体内の超微細気泡が気液界面に到達する割合が比較的多く、液体内に溶存もしくは共存してとどまる気体の量が少なくなっていた。
特開2014−209899号公報 特開2014−000551号公報 特許第3958346号公報
そこで、本発明はかかる課題に鑑み、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養殖用または排水処理用超微細気泡発生装置を提供する。
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
即ち、本発明においては、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るものである。
また、本発明においては、より好ましくは、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ものであってもよい。
また、本発明においては、より好ましくは、前記通路の下流側に、貯留槽を設け、前記貯留槽には、撹拌装置を設けたものであってもよい。
また、本発明においては、より好ましくは、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ものであってもよい。
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
本発明においては、気泡発生媒体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。
また、本発明においては、気泡発生媒体を液体の流れ方向に直列に配置することによって、液体が気泡発生媒体に接触する時間が長くなり、液体流を有効に利用して少ない動力で高濃度の超微細気泡を共存させることができる。
また、本発明においては、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。
また、本発明においては、排水処理においては、貯留槽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、本発明においては、前記気泡発生媒体の内部に内部空間を形成し、内部空間から気泡発生媒体表面までの距離を、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により、気泡発生媒体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。
本発明の一実施形態に係る超微細気泡発生装置の全体的な構成を示した正面図。 本発明の第一の実施形態に係る管及び気泡発生媒体の正面断面図。 本発明の第一の実施形態に係る気泡発生媒体の断面一部拡大図。 本発明の第一の実施形態に係る気泡発生媒体の正面図。 本発明の第一の実施形態に係る気泡発生媒体の平面図。 本発明の第一の実施形態に係る気泡発生媒体の正面拡大図。 本発明の第一の実施形態に係る気泡発生媒体の平面拡大図。 本発明の第一の実施形態に係る管の斜視図。 本発明の第二の実施形態に係る気泡発生媒体の正面断面図。 本発明の第二の実施形態に係る気泡発生媒体の正面図。 本発明の第二の実施形態に係る気泡発生媒体の平面図。 本発明の第三の実施形態に係る貯留槽の正面図。 本発明の第四の実施形態に係る貯留槽の正面図。 本発明の第五の実施形態に係る回転型気泡発生装置の正面図。 本発明の第五の実施形態に係る回転型気泡発生装置の正面断面図。 本発明の第五の実施形態に係る回転型気泡発生装置の平面断面図。 本発明の第五の実施形態に係る気泡発生媒体のA−A線断面図。 本発明の第五の実施形態に係る気泡発生媒体の断面一部拡大図。
<第一実施形態>
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。
貯留槽11は、気体を溶存させた、または超微細気泡として共存させた液体を貯留する槽である。
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。
養殖用の超微細気泡発生装置においては、貯留槽11内において、魚介類を養殖する。気体を溶存させた、または超微細気泡として共存させた液体内において魚介類を養殖することにより、魚介類の排泄物を分解する好気性の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。また、主に酸素が十分に供給されることで、養殖する魚介類の免疫力が向上し、魚介類の成長を促進させることができる。
排水処理用の超微細気泡発生装置においては、貯留槽11内において、排水を処理する。気体を溶存させた、または超微細気泡として共存させた液体内において排水を処理することにより、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。
通路21は、液体を通すための部材である。通路21は、液体の流れにおける上流側端部が、液体タンクや、海、河川等に連結されている。また、通路21の中途部は、管25で構成されている。
圧縮装置22は、気泡発生媒体23へ気体を圧送するための装置である。圧縮装置22は、本実施形態においては、気体を貯蔵する気体貯蔵容器22Aと、逆止弁22Bとから構成されている。
気泡発生媒体23は、図1及び図2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2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。
また、気泡発生媒体23は、炭素系の多孔質素材で構成されており、図3に示すように、直径数μm〜数十μmの細かな孔23Aを多数有している。また、気泡発生媒体23は導電体であり、気泡発生媒体23から発生する気泡は負の電荷が帯電される。言い換えれば、導電体である気泡発生媒体23を通過する際に超微細気泡に自由電子が付加されることにより、負の電荷が帯電するものである。この負の電荷により、気泡同士が互いに反発し、合体して大きな気泡になることを防ぐことができる。
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、気泡発生媒体23は、図4及び図5に示すように、多角柱状に形成されており、その内部に内部空間として気泡発生媒体内通路27が形成されている。気泡発生媒体内通路27は、気泡発生媒体23の内部に設けられ、気泡発生媒体23の一面から、正面視において短手方向の辺と平行に設けられた断面径の異なる二種類の平行通路28と、前記平行通路28同士をつなぐ傾斜通路29とを有する。平行通路28は、大きな断面径を有する第一の平行通路28aと、小さな断面径を有する第二の平行通路28bで構成される。
第一の平行通路28aは、気泡発生媒体23内を貫通して形成されており、第二の平行通路28bは、一端が気泡発生媒体23の表面(上面)に連通しており、他端が気泡発生媒体23内に配置される。第一の平行通路28aと、第二の平行通路28bとは交互に配列されている。傾斜通路29は、第一の平行通路28aと、第二の平行通路28bとを連結する通路であり、第一の平行通路28aの上端と、第二の平行通路28bの下端(閉塞端)とを連結する通路である。第一の平行通路28aの上端には、それぞれ、圧縮装置22から気体通路55を介して気体が供給される。
また、気泡発生媒体23の気泡が発生する面の全表面積は2000cm以下となるように形成されている。本実施形態においては、気泡発生媒体23の気泡が発生する面は、多角柱の上下面を除く側面であり、全表面積は、略1600cmである。
また、気泡発生媒体23の表面(主に上下面を除いた側面)と気泡発生媒体内通路27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。図6及び図7に示すように、本実施形態において、気泡発生媒体23の表面と気泡発生媒体内通路27との距離が最も短い場所での長さLminでは略3.5mmとなる。これに対して、本実施形態において、気泡発生媒体23の表面と気泡発生媒体内通路27との距離が最も長い場所での長さLmaxで、140mm以下となるように構成している。本実施形態においては、気泡発生媒体23の表面と気泡発生媒体内通路27との距離が最も長い場所での長さLmaxは、正面視において、気泡発生媒体23の第一の平行通路28aと傾斜通路29との間に設けられた鋭角θの二等分線と、気泡発生媒体23の下端面との交点Pから気泡発生媒体内通路27までの距離となり、略8mmとなる。これにより、気泡発生媒体23の表面に均等に気体を供給することができる。
管25及び気泡発生媒体23は、図8に示すように、ユニット31として設けることもできる。管25の内部に気泡発生媒体23を配置したユニット31を、管25内を流れる液体の方向と平行な方向(図2の黒塗り矢印方向)に直列に連結可能に構成する。すなわち、管25の上流側端部及び下流側端部に、円筒状の連結部32を設け、連結部32を介して、ユニット31同士を直列的に連結するものである。このように構成することにより、既に超微細気泡を共存させた液体に対して、更に微細気泡発生装置1によって超微細気泡を供給することができる。例えば、せん断力を用いて超微細気泡を発生させる方式では、せん断力を連続的にかけると超微細気泡が再結合してしまうため、共存する超微細気泡の量はかえって少なくなる。これに対し、気泡発生媒体23を液体の流れ方向に直列に配置することによって、液体が気泡発生媒体23に接触する時間を長くなり、液体流を有効に利用して少ない動力で高濃度の超微細気泡を共存させることができるのである。また、気泡発生媒体23は、直列に配置されているため超微細気泡を再結合させることなく共存させることができる。このように構成することにより、液体に共存する超微細気泡の量を増加させることができる。
図1に示すように、通路21の下流側には、液体から放出される気体を捕集するための捕集装置41が配置されている。捕集装置41は、容器で構成されており、上面には液体内に溶存若しくは共存せず液体外へ放出された気体を外部へ送るための放出通路42が設けられている。
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。
捕集装置41の下部には、取水口43が設けられている。取水口43は、気体が溶存した、または超微細気泡が共存した液体を取り出すための孔であり、排水処理もしくは養殖を行う貯留槽11と連結されている。
放出通路42の中途部には、脱水装置51と、再送用圧縮装置52と、逆止弁53とが設けられている。再送用圧縮装置52は、図示せぬ制御装置に接続されている。脱水装置51は、放出通路42へ放出された気体に含まれる水分を吸着、脱離するための装置であり、例えば脱離用の膜や、シリカゲル等の吸水剤を備えた装置である。再送用圧縮装置52は、捕集装置41内の液体外へ放出された気体の量が所定の値を越えた場合にのみ、気体を通路21上流側の気泡発生媒体23へ圧送する。
また、圧縮装置22及び再送用圧縮装置52と、気泡発生媒体23とは気体通路55で繋がっており、気体通路55の中途部には、オゾン発生装置56が設けられている。オゾン発生装置56は、紫外線照射によって酸素分子からオゾンを生成する装置である。
次に、超微細気泡発生装置1による超微細気泡の発生方法について説明する。詳細には、気体としてオゾンを用いた場合の超微細気泡の発生方法について説明する。
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。
オゾンが溶存した、または超微細気泡が共存した液体は下流の捕集装置41内で一旦貯留される。捕集装置41内で、溶存若しくは共存できなかったオゾンが液体面から液体外へと放出され、捕集装置41内で捕集される。ここで、捕集されたオゾンの量が所定量以上となり、レベルセンサ45によって液体面の高さが所定の値以下であると検出された場合は、前記制御装置によって、再送用圧縮装置52が駆動する。再送用圧縮装置52が駆動した場合、捕集装置41内に捕集されたオゾンは、脱水装置51によって、オゾンに含まれる水分が吸着脱離され、再送用圧縮装置52によって、再び気体通路55内へと戻され、気泡発生媒体23内へと供給される。
このように構成することにより、液体外に放出されたオゾンを再び液体中に溶存若しくは共存させることができ、液体内に存在する超微細気泡の量を多くすることができる。また、液体外へ放出されるオゾンを大気中に放出することが無いので、有害なオゾンの処理工程を省くことができる。
また、気体として、酸素や水素を用いる場合には、オゾン発生装置56を駆動させず、圧縮装置22から送られた気体を、そのまま気泡発生媒体23へ圧送する。
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。
このように、通路21において、気体を溶存または共存させた液体は、捕集装置41を通って、貯留槽11へと送られる。
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。
以上のように、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とを備える養殖または排水処理用の超微細気泡発生装置1であって、気泡発生媒体23は、炭素系の多孔質素材で形成されており、通路21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たものである。
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。
また、通路21は、少なくとも一以上の管25で構成されており、気泡発生媒体23は、管25内に配置されており、管25は、管25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たものである。
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。
また、通路21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41と、捕集装置41から気体を気泡発生媒体23へ圧送する再送用圧縮装置52とを設け、再送用圧縮装置52は、捕集装置41で捕集された気体が所定量以上となった場合、捕集装置41から気体を気泡発生媒体23へ圧送するものである。
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。
また、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表面までの距離は、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ものである。
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。
<第二実施形態>
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。
また、気泡発生媒体23は、炭素系の多孔質素材で構成されており、図3に示すように、直径数μm〜数十μmの細かな孔23Aを多数有している。また、気泡発生媒体23は導電体であり、気泡発生媒体23から発生する気泡は負の電荷が帯電される。言い換えれば、導電体である気泡発生媒体23を通過する際に超微細気泡に自由電子が付加されることにより、負の電荷が帯電するものである。この負の電荷により、気泡同士が互いに反発し、合体して大きな気泡になることを防ぐことができる。
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、気泡発生媒体23は、図4及び図5に示すように、多角柱状に形成されており、その内部に内部空間として気泡発生媒体内通路27が形成されている。気泡発生媒体内通路27は、気泡発生媒体23の内部に設けられ、気泡発生媒体23の一面から、正面視において短手方向の辺と平行に設けられた断面径の異なる二種類の平行通路28と、前記平行通路28同士をつなぐ傾斜通路29とを有する。平行通路28は、大きな断面径を有する第一の平行通路28aと、小さな断面径を有する第二の平行通路28bで構成される。
第一の平行通路28aのうちの一つは、一端が気泡発生媒体23の表面(上面)に連通しており、気体通路55と連結している。ここで、本実施形態においては、第一の平行通路28aのうちの一つとは、左右方向において最も端に配置された第一の平行通路28aである。また、その他の第一の平行通路28aは、両端が気泡発生媒体23内に配置される。また、第二の平行通路28bは、両端が気泡発生媒体23内に配置される。第一の平行通路28aと、第二の平行通路28bとは交互に配列されている。傾斜通路29は、第一の平行通路28aと、第二の平行通路28bとを連結する通路であり、第一の平行通路28aの上端と、第二の平行通路28bの下端(閉塞端)とを連結する通路である。左右方向において最も端に配置された第一の平行通路28aの上端には、圧縮装置22から気体通路55を介して気体が供給される。
また、気泡発生媒体23の気泡が発生する面の全表面積は2000cm以下となるように形成されている。本実施形態においては、気泡発生媒体23の気泡が発生する面は、多角柱の上下面を除く側面であり、全表面積は、略1600cmである。
圧縮装置22から気体通路55を介して供給された気体は、左右方向において最も端に配置された第一の平行通路28aへと送られる。第一の平行通路28aへ送られた気体の一部は、隣接する傾斜通路29へと送られる。傾斜通路29へ送られた気体の一部は、隣接する第二の平行通路28bへ送られ、気体の一部は、隣接する傾斜通路29へ送られる。結果として、気泡発生媒体内通路27全体へ均等に気体が送られる。
また、気泡発生媒体23の表面(主に上下面を除いた側面)と気泡発生媒体内通路27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。本実施形態において、気泡発生媒体23の表面と気泡発生媒体内通路27との距離が最も短い場所での長さLminでは略3.5mmとなる。これに対して、本実施形態において、気泡発生媒体23の表面と気泡発生媒体内通路27との距離が最も長い場所での長さLmaxで、140mm以下となるように構成している。これにより、気泡発生媒体23の表面に均等に気体を供給することができる。
<第三実施形態>
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。
<第四実施形態>
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。
<第五実施形態>
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。
超微細気泡発生装置101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101は、図14に示すように、貯留槽111内の液体内に気体を溶存させ、または超微細気泡を共存させる装置であり、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貯留槽111内の液体へ放出する回転型気泡発生装置123とを備える。
貯留槽111は、気体を溶存させた、または超微細気泡として共存させた液体を貯留する槽である。
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。
通路21は、液体を通すための部材である。通路21は、液体の流れにおける上流側端部が、液体タンクや、海、河川等に連結されている。
圧縮装置22は、回転型気泡発生装置123へ気体を圧送するための装置である。圧縮装置22は、本実施形態においては、気体を貯蔵する気体貯蔵容器22Aと、逆止弁22Bとから構成されている。
回転型気泡発生装置123は、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。回転型気泡発生装置123は、図15及び図16に示すように、貯留槽111の内部に気体を超微細気泡として供給する装置であり、回転軸124と、回転軸124と相対回転不能に設けられる回転体125と、回転体125に固定される気泡発生媒体127とを備える。回転型気泡発生装置123を使用する場合には、回転軸124の中途部から下の部分が貯留槽111の液体中に配置される。
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。
気泡発生媒体127は、貯留槽111の内部に配置されている。気泡発生媒体127は、炭素系の多孔質素材で構成されており、図18に示すように、直径数μm〜数十μmの細かな孔127Aを多数有している。また、気泡発生媒体127は導電体であり、気泡発生媒体127から発生する気泡は負の電荷が帯電される。言い換えれば、導電体である気泡発生媒体127を通過する際に超微細気泡に自由電子が付加されることにより、負の電荷が帯電するものである。この負の電荷により、気泡同士が互いに反発し、合体して大きな気泡になることを防ぐことができる。
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、気泡発生媒体127は、回転方向(図16の矢印方向)先頭部の肉厚が厚く、回転方向終端部の肉厚が薄くなるように板状(断面視略流線型)に形成されている。気泡発生媒体127は上下方向へ回転させて固定することができ、これにより、気泡発生媒体127の傾斜角を自由に変更することができるよう構成されている。本実施形態においては、図17に示すように、回転方向上流側から回転方向下流側へ向かうにつれて下方に傾斜するように配置している。このように構成することで、気泡発生媒体127は、液体が流れる方向に対して水平以下となるように配置されている。
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。
気泡発生媒体127には気泡発生媒体内通路128が設けられている。図16及び図17に示すように、気泡発生媒体内通路128は、気泡発生媒体127の内部に設けられ、気泡発生媒体127の短手方向に延びる第一の通路128aと、第一の通路128aから気泡発生媒体127の長手方向の中途部まで伸びる複数の第二の通路128bとが設けられている。気泡発生媒体内通路128の一端は内部通路126と連結されている。
また、気泡発生媒体127の気泡が発生する面の全表面積は2000cm以下となるように形成されている。本実施形態においては、気泡発生媒体127の気泡が発生する面は、上下の二面であり、全表面積は、略1600cmである。
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の上面には、液体内に溶存若しくは共存せず液体外へ放出された気体を外部へ送るための放出通路131が設けられている。
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。
放出通路131の中途部には、脱水装置151と、再送用圧縮装置152と、逆止弁153とが設けられている。再送用圧縮装置152は、図示せぬ制御装置に接続されている。脱水装置151は、放出通路131へ放出された気体に含まれる水分を吸着、脱離するための装置であり、例えば脱離用の膜や、シリカゲル等の吸水剤を備えた装置である。再送用圧縮装置152は、貯留槽111内の液外へ放出された気体の量が所定の値を越えた場合にのみ、気体を回転型気泡発生装置123へ圧送する。
また、圧縮装置22及び再送用圧縮装置152と、回転型気泡発生装置123とは通路21で繋がっており、通路21の中途部には、オゾン発生装置157が設けられている。オゾン発生装置157は、紫外線照射によって酸素分子からオゾンを生成する装置である。
次に、超微細気泡発生装置101による超微細気泡の発生方法について説明する。詳細には、気体としてオゾンを用いた場合の超微細気泡の発生方法について説明する。
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。
貯留槽111内で、溶存若しくは共存できなかったオゾンが液面から液外へと放出され、貯留槽111上方で溜まる。ここで、溜まったオゾンの量が所定量以上となり、レベルセンサ145によって液体面の高さが所定の値以下であると検出された場合は、前記制御装置によって、再送用圧縮装置152が駆動する。再送用圧縮装置152が駆動した場合、貯留槽111内に溜まったオゾンは、脱水装置151によって、オゾンに含まれる水分が吸着脱離され、再送用圧縮装置152によって、再び通路21内へと戻され、回転型気泡発生装置123内へと供給される。
このように構成することにより、液外に放出されたオゾンを再び液体内に溶存若しくは共存させることができ、液体内に存在する超微細気泡の量を多くすることができる。また、液体外へ放出されるオゾンを大気中に放出することが無いので、有害なオゾンの処理工程を省くことができる。
また、気体として、酸素や水素を用いる場合には、オゾン発生装置157を駆動させず、圧縮装置22から送られた気体を、そのまま回転型気泡発生装置123へ圧送する。
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。
養殖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。
本発明は、排水の浄化または、養殖用水の浄化及び養殖用水への酸素供給のための養殖用または排水処理用超微細気泡発生装置の技術に利用可能であり、特に、液体中において微細な気泡を発生させる養殖用または排水処理用超微細気泡発生装置の技術に利用可能である。
1 超微細気泡発生装置
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)

  1. 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。
  2. 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に記載の超微細気泡発生装置。
  3. 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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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2019279159B2 (en) * 2018-05-30 2021-12-16 Aquasolution Corporation Ultrafine Bubble Generating Apparatus
CN110786286A (zh) * 2019-10-31 2020-02-14 华东师范大学 一种中小型智能化的鱼类养殖系统
JP7398286B2 (ja) 2020-01-28 2023-12-14 聡 安斎 水質浄化装置
DE102020002445A1 (de) 2020-04-23 2021-10-28 Messer Austria Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von gebleichtem Zellstoff
DE102020002446A1 (de) 2020-04-23 2021-10-28 Messer Austria Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Weißlaugenoxidation
DE102020003083A1 (de) 2020-05-22 2021-11-25 Messer Group Gmbh Verfahren und Produktionsanlage zum Herstellen von Salpetersäure
JP2022108592A (ja) * 2021-01-13 2022-07-26 聡 安斎 微細気泡発生装置
TWI757082B (zh) * 2021-02-03 2022-03-01 謝志欽 超微細氣泡產生裝置
JP2023023558A (ja) * 2021-08-05 2023-02-16 聡 安斎 水上発電ユニット

Family Cites Families (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1250303A (en) * 1915-12-04 1917-12-18 William E Greenawalt Flotation apparatus.
US3545731A (en) * 1966-11-08 1970-12-08 Gen Dynamics Corp Apparatus for producing bubbles of very small,microscopic size
US3662781A (en) * 1970-07-24 1972-05-16 Dorr Oliver Inc Means for the submerged introduction of a fluid into a body of liquid
US3772188A (en) * 1972-02-28 1973-11-13 R Edwards Sewage treatment apparatus and method
US3933640A (en) * 1973-11-06 1976-01-20 Airco, Inc. Methods and apparatus for treating wastewater
US3945918A (en) * 1974-01-10 1976-03-23 Airco, Inc. Methods and apparatus for treating a liquid with a gas
US4080287A (en) * 1976-10-20 1978-03-21 Union Carbide Corporation Activated carbon treatment of oxygenated wastewater
FR2529905B1 (fr) * 1982-07-09 1988-04-08 Inst Francais Du Petrole Procede et dispositif d'hydrotraitement d'hydrocarbures en phase liquide, en presence d'un catalyseur en lit expanse ou bouillonnant
FR2533937B1 (fr) * 1982-10-04 1985-10-11 Inst Francais Du Petrole Procede et dispositif d'hydroconversion d'hydrocarbures
US4639313A (en) * 1985-07-05 1987-01-27 The Deister Concentrator Company Floatation apparatus for concentration of minerals from high water content aqueous slurries
AU595842B2 (en) * 1985-11-15 1990-04-12 Canadian Liquid Air Ltd. Pulp bleaching
CA1300321C (en) * 1987-01-13 1992-05-12 John R. Ayton Gas diffuser
US4971731A (en) * 1988-10-21 1990-11-20 Deister Concentrator Company, Inc. Method and apparatus for generating microbubbles in froth flotation mineral concentration systems
US5078921A (en) * 1988-10-21 1992-01-07 The Deister Concentrator Company, Inc. Froth flotation apparatus
JP2810694B2 (ja) * 1989-04-20 1998-10-15 花王株式会社 浴湯用炭酸温水の生成方法及び装置
US5399267A (en) * 1990-07-10 1995-03-21 International Environmental Systems, Inc., Usa Liquid treatment system with air emission control
US5354458A (en) * 1990-07-11 1994-10-11 International Environmental Systems, Inc., Usa Sequencing batch liquid treatment
US5316682A (en) * 1993-03-25 1994-05-31 Key Solutions, Inc. Gas micronizer and purification system and related methods
US5431286A (en) * 1994-01-06 1995-07-11 Inco Limited Recirculating column flotation apparatus
KR100273913B1 (ko) * 1998-03-20 2000-12-15 민경훈 생물학적반응에의한하폐수처리장치및방법
US6221254B1 (en) * 1998-08-25 2001-04-24 J. Rodney Dickerson Purification of liquid streams using carbon dioxide
US20060033222A1 (en) * 2004-08-11 2006-02-16 Godfrey Scott A Devices for introducing a gas into a liquid and methods of using the same
US7121532B2 (en) * 2004-11-12 2006-10-17 Oades Ross A Aeration system for liquid
US8048309B2 (en) * 2006-06-08 2011-11-01 Water Generating Systems, LLC Seawater-based carbon dioxide disposal
JP3958346B1 (ja) 2006-07-11 2007-08-15 南舘 誠 微細気泡発生装置
CH698723B1 (de) * 2006-10-25 2009-10-15 Mut Tschambermisch Und Trenntechnik Gmbh Vorrichtung zum Begasen, insbesondere für die mikrobiologische Fermentation und Kultivierung von Zellen.
JP2008132437A (ja) * 2006-11-29 2008-06-12 Kubota Corp 微細気泡発生装置
US8556238B2 (en) * 2006-12-29 2013-10-15 Econity Co., Ltd. Diffuser for aeration
KR100778491B1 (ko) * 2006-12-29 2007-11-28 주식회사 케이엠에스 폭기용 산기관
JP5885376B2 (ja) 2008-07-30 2016-03-15 株式会社西研デバイズ 超微細気泡発生装置
US8809037B2 (en) * 2008-10-24 2014-08-19 Bioprocessh20 Llc Systems, apparatuses and methods for treating wastewater
JP5665392B2 (ja) 2010-07-02 2015-02-04 株式会社西研デバイズ 超微細気泡発生装置
US9005959B2 (en) * 2011-05-01 2015-04-14 Therapeutic Proteins International, LLC Bioreactor exhaust
US20130140246A1 (en) * 2011-12-01 2013-06-06 Malcolm Fabiyi Method and system for enhancing mass transfer in aeration/oxygenation systems
AU2013267986B2 (en) * 2012-01-09 2017-10-12 Larry Kent Barnthouse Removal of atmospheric pollutants from gas, related apparatus, processes and uses thereof
DE102012204724A1 (de) 2012-03-23 2013-09-26 Invent Umwelt-Und Verfahrenstechnik Ag Anordnung und Verfahren zum Erzeugen einer Strömung in einem Abwasserbehandlungsbecken
JP2014000551A (ja) 2012-06-20 2014-01-09 Saga Univ 排水処理装置及びその方法
EP2913310A4 (en) * 2012-10-25 2015-11-11 Mitsubishi Rayon Co AERATION DEVICE, ITS OPERATING METHOD, AND WATER TREATMENT APPARATUS
JP2014209899A (ja) 2013-04-05 2014-11-13 ブルーアクア・インダストリー株式会社 省エネルギー陸上養殖方法及び陸上養殖施設
CA2926166A1 (en) * 2013-10-04 2015-04-09 Ovivo Luxembourg S.a.r.l. Adjustable variable bubble size aeration for submerged membrane air scour
JP6197179B2 (ja) 2013-12-06 2017-09-20 パナソニックIpマネジメント株式会社 風呂アダプタ及び給湯機
WO2015142881A1 (en) * 2014-03-17 2015-09-24 Biogen Ma Inc. Gas delivery devices and associated systems and methods
US9643102B2 (en) * 2014-06-05 2017-05-09 King Fahd University Of Petroleum And Minerals Humidification-dehumidifaction desalination system
JP6741248B2 (ja) 2014-09-10 2020-08-19 聡 安斎 オゾンを含む超微細気泡の発生装置
CN105165705B (zh) * 2015-10-28 2017-06-16 华中农业大学 一种高效增氧罐
PL3426385T3 (pl) * 2016-03-11 2024-03-04 Moleaer, Inc Sposób wytwarzania kompozycji zawierającej nanopęcherzyki w ciekłym nośniku
JP6759811B2 (ja) * 2016-07-28 2020-09-23 トヨタ紡織株式会社 マイクロバブル発生装置及びこれを備える冷却水循環システム
US10519044B2 (en) * 2016-12-29 2019-12-31 Noles Intellectual Properties, Llc Treatment of produced water from a subterranean formation
AU2018218187A1 (en) * 2017-02-13 2019-08-22 Airrat Pty Ltd Fluid flow control apparatus
US11000813B2 (en) * 2017-11-21 2021-05-11 Rocco Giardullo Beverage aerator, beverage decanter, and related methods
US10683221B2 (en) * 2017-12-14 2020-06-16 L'Air Liquide, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Gas injection and recycling apparatus and methods
US20190282971A1 (en) * 2018-03-15 2019-09-19 Biotherm Hydronic, Inc. Modular devices and systems for infusing gas into a liquid and methods of manufacture and use thereof

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