JPH08299982A - 底水層のエヤーレイション装置 - Google Patents
底水層のエヤーレイション装置Info
- Publication number
- JPH08299982A JPH08299982A JP13735195A JP13735195A JPH08299982A JP H08299982 A JPH08299982 A JP H08299982A JP 13735195 A JP13735195 A JP 13735195A JP 13735195 A JP13735195 A JP 13735195A JP H08299982 A JPH08299982 A JP H08299982A
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- Japan
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- water
- air
- water layer
- orifice
- pipe
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-
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
Landscapes
- Aeration Devices For Treatment Of Activated Polluted Sludge (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 湖、浅海の様に比較的広範囲な水域で、水質
悪化の為に貧酸素状態にある底水層の水に、水面上か
ら、少エネルギーで大流量処理が可能なオリフィス方式
によるエヤーレイションによって直接酸素補給をする。 【構成】 多数の気泡噴出ノズル１４をセットしたオリ
フイスパイプ２２が設けられている隔壁によって、上下
に分割されているタブ２１を、浮子１１によって水面上
に浮かべる。底水層の水を取水してエヤーレイション
し、再び元の底水層に戻す吸水パイプ２４と吐出パイプ
２５をタブ２１と連結する。
悪化の為に貧酸素状態にある底水層の水に、水面上か
ら、少エネルギーで大流量処理が可能なオリフィス方式
によるエヤーレイションによって直接酸素補給をする。 【構成】 多数の気泡噴出ノズル１４をセットしたオリ
フイスパイプ２２が設けられている隔壁によって、上下
に分割されているタブ２１を、浮子１１によって水面上
に浮かべる。底水層の水を取水してエヤーレイション
し、再び元の底水層に戻す吸水パイプ２４と吐出パイプ
２５をタブ２１と連結する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、湖や浅海において、滞
水傾向のある水域では高温の続く盛夏期に、プランクト
ンの爆発的な増殖によって著しい水質悪化が常習的に起
こるが、この時必ず同時に発生する底水層の貧酸素状態
を解決する事を目的とするエヤーレーション装置に関す
る。
水傾向のある水域では高温の続く盛夏期に、プランクト
ンの爆発的な増殖によって著しい水質悪化が常習的に起
こるが、この時必ず同時に発生する底水層の貧酸素状態
を解決する事を目的とするエヤーレーション装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】上記の目的で開発された従来の代表的な
技術が図２に示す逆サイホン作用を利用する装置であ
る。（特公昭４２ー５９７５号） この装置は浮室１と、おもり４によって水底に、垂直に
なるように設置された空気揚水筒２の下部に空気室３を
設けたものである。空気室３は図２の様に内部が３っつ
の部屋になっていて、一番外側の部屋の下部３aに空気
コンプレッサー５から空気が送り込まれると、溜る空気
の量が増えると共に内部の水面が下がり、内側の仕切り
壁の下端３bの水準に至った時点で、空気室３に溜った
空気が空気揚水筒２の側面にあいた穴３cから外部から
の水圧によって一気に空気揚水筒２の中に押し出され、
気泡の塊となって上昇する。この時揚水筒の中にあった
水も同時に上方に押し上げられ、又揚水筒下方から水が
吸い込まれる。空気揚水筒２から吹き出た気泡は次第に
ドウナツ状に膨張し、上昇の途中にある水も巻き込ん
で、水面まで吹き上がる。この吹き上げは１つの装置で
は５秒から10秒間隔で行われるが、複数の装置で連続的
に吹き上げられる様に工夫されているものもある。（特
出公開 平１ー１６４４９５） この空気揚水筒式と云う技術は低層の水をエヤーレイシ
ョンしながら上層に移動させる技術である。
技術が図２に示す逆サイホン作用を利用する装置であ
る。（特公昭４２ー５９７５号） この装置は浮室１と、おもり４によって水底に、垂直に
なるように設置された空気揚水筒２の下部に空気室３を
設けたものである。空気室３は図２の様に内部が３っつ
の部屋になっていて、一番外側の部屋の下部３aに空気
コンプレッサー５から空気が送り込まれると、溜る空気
の量が増えると共に内部の水面が下がり、内側の仕切り
壁の下端３bの水準に至った時点で、空気室３に溜った
空気が空気揚水筒２の側面にあいた穴３cから外部から
の水圧によって一気に空気揚水筒２の中に押し出され、
気泡の塊となって上昇する。この時揚水筒の中にあった
水も同時に上方に押し上げられ、又揚水筒下方から水が
吸い込まれる。空気揚水筒２から吹き出た気泡は次第に
ドウナツ状に膨張し、上昇の途中にある水も巻き込ん
で、水面まで吹き上がる。この吹き上げは１つの装置で
は５秒から10秒間隔で行われるが、複数の装置で連続的
に吹き上げられる様に工夫されているものもある。（特
出公開 平１ー１６４４９５） この空気揚水筒式と云う技術は低層の水をエヤーレイシ
ョンしながら上層に移動させる技術である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記の空気揚水筒式と
云う技術には２つの大きな問題点がある。その１つは広
大な海や湖のエヤーレーイションに使用するには膨大な
エネルギーを必要とするので、小規模な貯水池等にしか
使えないと云う点である。今一つは水流が低層から上層
への一方行の流れのエヤーレイションであるため、底層
水のＣ０Ｄの除去や、貧酸素状態を直接解消すると云う
目的には適さないと云う点である。空気揚水筒式の場
合、仮にエヤーレイションによる揚水体積が空気の数倍
であったとしても、コンプレッサーで給気する空気室の
設置場所が数メートル以上の深さにあるので、０．５気
圧以上の給気圧力が必要となり、消費エネルギーが非常
に大きくなる。これは具体的な例で見ると分かり易い。
例えば今空気揚水筒方式の装置を使って毎分５０ｍ3の
水のエヤーレイションを行う実用装置を考えた場合、装
置の駆動動力には大体１５馬力程の大きな出力が必要に
なる。従って広大な面積の湖や浅海を対象とする実用装
置となると、エヤーレイションの対象となる水の体積か
ら計算した場合、消費するエネルギー量は巨大な値にな
り、明らかにこのシステム装置は実用の対象にはなり得
ない。又装置の作動原理の性格上、エヤーレイションし
た水を直接元の底水層に戻せないのも、その使用目的を
大きく制限する。例えば植物プランクトンの爆発的増殖
によって発生する赤潮や青潮は、上層水を過飽和酸素の
状態にする一方、下層水は貧酸素状態にして、漁業に多
大な被害をもたらすが、これを防ぐ為下層水を直接エヤ
ーレイションすれば大きな効果が期待出来ることが分か
っているが、その目的にはこの技術は使用出来ない。
云う技術には２つの大きな問題点がある。その１つは広
大な海や湖のエヤーレーイションに使用するには膨大な
エネルギーを必要とするので、小規模な貯水池等にしか
使えないと云う点である。今一つは水流が低層から上層
への一方行の流れのエヤーレイションであるため、底層
水のＣ０Ｄの除去や、貧酸素状態を直接解消すると云う
目的には適さないと云う点である。空気揚水筒式の場
合、仮にエヤーレイションによる揚水体積が空気の数倍
であったとしても、コンプレッサーで給気する空気室の
設置場所が数メートル以上の深さにあるので、０．５気
圧以上の給気圧力が必要となり、消費エネルギーが非常
に大きくなる。これは具体的な例で見ると分かり易い。
例えば今空気揚水筒方式の装置を使って毎分５０ｍ3の
水のエヤーレイションを行う実用装置を考えた場合、装
置の駆動動力には大体１５馬力程の大きな出力が必要に
なる。従って広大な面積の湖や浅海を対象とする実用装
置となると、エヤーレイションの対象となる水の体積か
ら計算した場合、消費するエネルギー量は巨大な値にな
り、明らかにこのシステム装置は実用の対象にはなり得
ない。又装置の作動原理の性格上、エヤーレイションし
た水を直接元の底水層に戻せないのも、その使用目的を
大きく制限する。例えば植物プランクトンの爆発的増殖
によって発生する赤潮や青潮は、上層水を過飽和酸素の
状態にする一方、下層水は貧酸素状態にして、漁業に多
大な被害をもたらすが、これを防ぐ為下層水を直接エヤ
ーレイションすれば大きな効果が期待出来ることが分か
っているが、その目的にはこの技術は使用出来ない。
【０００４】本発明は上記の２つの問題点、即ち小エネ
ルギーでは大量の水のエヤーレイションが出来ないと云
う問題点、及び底水層の水を直接エヤーレイションする
事が出来ないと云う問題点の両方を解決出来る技術を開
発する事を目的とする。
ルギーでは大量の水のエヤーレイションが出来ないと云
う問題点、及び底水層の水を直接エヤーレイションする
事が出来ないと云う問題点の両方を解決出来る技術を開
発する事を目的とする。
【０００５】
【課題を解決する為の手段】図３は本発明の作動原理を
説明する為に最も単純化した装置の解説図である。内部
が２つの部屋に分けられているパイプ１２を、水中にブ
イ１１によって垂直に浮かべる。このパイプ１２には水
面から数十センチメートルの深さの位置の片方の部屋に
気泡噴出ノズル１４がセットしてあるオリフィス１３を
設けてある。気泡噴出ノズル１４には空気ポンプ１５か
ら圧縮空気が供給されるようになっている。
説明する為に最も単純化した装置の解説図である。内部
が２つの部屋に分けられているパイプ１２を、水中にブ
イ１１によって垂直に浮かべる。このパイプ１２には水
面から数十センチメートルの深さの位置の片方の部屋に
気泡噴出ノズル１４がセットしてあるオリフィス１３を
設けてある。気泡噴出ノズル１４には空気ポンプ１５か
ら圧縮空気が供給されるようになっている。
【０００６】
【作用】今空気ポンプ１５から気泡噴出ノズル１４に空
気を送り込むと、オリフィス１３の中に微小気泡が噴出
し、水面に向かって周囲の水を巻き込みながら吹き上が
る。微小気泡の空気は水面からそのまゝ大気中に放散さ
れるが、水のほうはパイプ１２の反対側の部屋に流れ込
む。つまりこの装置ではオリフィス１３の中に微小気泡
が気泡噴出ノズル１４から噴出される事によって、低水
層の水が入口１６から吸入され、パイプ１２の上端でエ
ヤーレイションされて、再び出口１７から元の底水層に
戻されると云う循環流が発生する。即ちこの装置は低水
層の水を直接エヤーレイション出来るのである。そして
この循環流の発生に必要となるエネルギー量は、気泡噴
出ノズル１４から圧縮空気を送り込む空気ポンプ１５の
仕事量である。この仕事量は圧縮空気の圧力に比例する
ので、気泡噴出ノズル１４の水面からの深さＬ1に比例
する。しかしパイプ１２の長さＬ2は圧力とは関係ない
ので、たとえ低水層の深さが深くなり、パイプの長さＬ
2が長くなることがあってもっても、空気ポンプ１５が
必要とする仕事量は変わらない。これは空気ポンプに掛
かる空気の圧縮負荷が、気泡噴出ノズル１４の水面から
の深さのＬ1によって決ってしまうからである。この２
つの作動原理の特徴を応用すると、上記の課題が解決出
来る装置を工夫する事が出来る。
気を送り込むと、オリフィス１３の中に微小気泡が噴出
し、水面に向かって周囲の水を巻き込みながら吹き上が
る。微小気泡の空気は水面からそのまゝ大気中に放散さ
れるが、水のほうはパイプ１２の反対側の部屋に流れ込
む。つまりこの装置ではオリフィス１３の中に微小気泡
が気泡噴出ノズル１４から噴出される事によって、低水
層の水が入口１６から吸入され、パイプ１２の上端でエ
ヤーレイションされて、再び出口１７から元の底水層に
戻されると云う循環流が発生する。即ちこの装置は低水
層の水を直接エヤーレイション出来るのである。そして
この循環流の発生に必要となるエネルギー量は、気泡噴
出ノズル１４から圧縮空気を送り込む空気ポンプ１５の
仕事量である。この仕事量は圧縮空気の圧力に比例する
ので、気泡噴出ノズル１４の水面からの深さＬ1に比例
する。しかしパイプ１２の長さＬ2は圧力とは関係ない
ので、たとえ低水層の深さが深くなり、パイプの長さＬ
2が長くなることがあってもっても、空気ポンプ１５が
必要とする仕事量は変わらない。これは空気ポンプに掛
かる空気の圧縮負荷が、気泡噴出ノズル１４の水面から
の深さのＬ1によって決ってしまうからである。この２
つの作動原理の特徴を応用すると、上記の課題が解決出
来る装置を工夫する事が出来る。
【０００７】
【実施例】図４の様に、水面上に浮子１１によって浮か
べたタブ２１の内部を隔壁２１ａによって上下２つの部
屋に分離し、その隔壁２１ａに多数のオリフィスパイプ
２２を設置する。その各オリフィスパイプ２２の下部に
は、パイプの中に気泡を吹き出せる位置に気泡噴出ノズ
ル１４がノズルヘッダー２３の上に配置されている。空
気ポンプ１５から圧縮空気がノズルヘッダー２３に供給
されると、オリフィスパイプ２２の中に、微細気泡が一
斉に気泡噴出ノズル１４から噴出し、エヤーレイション
をしながら、水は下の部屋から上の部屋に移動する。上
下２つの部屋に分割されたタブ２１のそれぞれの部屋に
は、吸入パイプ２４と吐出パイプ２５が連結してあり、
オリフィスパイプ２２の中を通る水流は、吸入パイプ２
４によって低水層から吸入され、吐出パイプ２５によっ
て元の水層に戻される水流になる。この水流はエヤーレ
イションに伴う水流で、全てのオリフィスの中に噴出さ
れる気泡によって発生するので、その全流量は１本のオ
リフィスの流量にオリフィスの本数を掛けた本数倍の流
量ということになる。従ってシステム装置としては、底
水層の水を吸入パイプ２４から吸入し、水面上に設置し
てあるタブ２１の中でエヤーレイションし、再び吐出パ
イプ２５によって底水層に戻すと云う流れになる。なお
オリフィスの形状についてはパイプ以外に断面が図４の
様に、ハネカム形や同心円形、スリット形等、色々のタ
イプのものが使われるが、その目的とする所は、水の流
路を細分化して、細く、或いは狭くした各々の流路（オ
リフィス）に気泡噴出ノズル１４を設け、それから微細
気泡を噴出して、エヤーレイションをすると同時に、水
に一方向の流れを起させる機能を目的としている点では
同じである。又このシステム装置は吸入パイプ２４か、
吐出パイプ２５のいずれか一方を省略するか、あるいは
短くして作動させると、水流は上層から下層へ、又は逆
に下層から上層へと一方向流動をさせるエヤーレイショ
ン装置にすることが出来る。従って空気揚水筒方式と同
じ機能を必要とする場合にも、簡単にこのシステム装置
は対応させることが出来る。
べたタブ２１の内部を隔壁２１ａによって上下２つの部
屋に分離し、その隔壁２１ａに多数のオリフィスパイプ
２２を設置する。その各オリフィスパイプ２２の下部に
は、パイプの中に気泡を吹き出せる位置に気泡噴出ノズ
ル１４がノズルヘッダー２３の上に配置されている。空
気ポンプ１５から圧縮空気がノズルヘッダー２３に供給
されると、オリフィスパイプ２２の中に、微細気泡が一
斉に気泡噴出ノズル１４から噴出し、エヤーレイション
をしながら、水は下の部屋から上の部屋に移動する。上
下２つの部屋に分割されたタブ２１のそれぞれの部屋に
は、吸入パイプ２４と吐出パイプ２５が連結してあり、
オリフィスパイプ２２の中を通る水流は、吸入パイプ２
４によって低水層から吸入され、吐出パイプ２５によっ
て元の水層に戻される水流になる。この水流はエヤーレ
イションに伴う水流で、全てのオリフィスの中に噴出さ
れる気泡によって発生するので、その全流量は１本のオ
リフィスの流量にオリフィスの本数を掛けた本数倍の流
量ということになる。従ってシステム装置としては、底
水層の水を吸入パイプ２４から吸入し、水面上に設置し
てあるタブ２１の中でエヤーレイションし、再び吐出パ
イプ２５によって底水層に戻すと云う流れになる。なお
オリフィスの形状についてはパイプ以外に断面が図４の
様に、ハネカム形や同心円形、スリット形等、色々のタ
イプのものが使われるが、その目的とする所は、水の流
路を細分化して、細く、或いは狭くした各々の流路（オ
リフィス）に気泡噴出ノズル１４を設け、それから微細
気泡を噴出して、エヤーレイションをすると同時に、水
に一方向の流れを起させる機能を目的としている点では
同じである。又このシステム装置は吸入パイプ２４か、
吐出パイプ２５のいずれか一方を省略するか、あるいは
短くして作動させると、水流は上層から下層へ、又は逆
に下層から上層へと一方向流動をさせるエヤーレイショ
ン装置にすることが出来る。従って空気揚水筒方式と同
じ機能を必要とする場合にも、簡単にこのシステム装置
は対応させることが出来る。
【０００８】
【効果】図４の装置のエヤーレイションの為に供給され
る空気の圧力は、気泡噴出ノズル１４が水面より３０ｃ
ｍ程度の深さに設置されるので、０．０５気圧あれば機
能する。つまり空気ポンプ１５から０．０５ｋｇ/ｃｍ2
の圧力の空気が気泡噴出ノズル１４に供給されゝば、エ
ヤーレイションに必要な微細気泡が吹き出すのである。
この圧力を上記の従来の技術の空気揚水筒方式の装置で
使う空気圧０．５ｋｇ／ｃｍ2と比較すると、１／１０
の圧力であるから空気ポンプ１５の駆動々力はコンプレ
ッサー５の駆動々力の１／１０で済む。又気泡によるエ
ヤーレイションで水を流動出来る体積効果は、高圧の団
塊空気を使う空気揚水筒方式よりも、低圧の微細気泡を
使うオリフィス方式の方が遙かに高いので、この点でも
省エネルギー効果があって、総体的に見た場合、同じ消
費エネルギー量で比較すると、オリフィス方式の方が空
気揚水筒方式より数十倍の水のエヤーレイションが出来
る。この少エネルギーで大流量のエヤーレイションが可
能である本発明によって、従来の技術では発電出力が小
さい為にその実用化が不可能視されていた太陽光発電装
置と組み合せた実用装置の製作についてもその見通しが
立つ様になった。
る空気の圧力は、気泡噴出ノズル１４が水面より３０ｃ
ｍ程度の深さに設置されるので、０．０５気圧あれば機
能する。つまり空気ポンプ１５から０．０５ｋｇ/ｃｍ2
の圧力の空気が気泡噴出ノズル１４に供給されゝば、エ
ヤーレイションに必要な微細気泡が吹き出すのである。
この圧力を上記の従来の技術の空気揚水筒方式の装置で
使う空気圧０．５ｋｇ／ｃｍ2と比較すると、１／１０
の圧力であるから空気ポンプ１５の駆動々力はコンプレ
ッサー５の駆動々力の１／１０で済む。又気泡によるエ
ヤーレイションで水を流動出来る体積効果は、高圧の団
塊空気を使う空気揚水筒方式よりも、低圧の微細気泡を
使うオリフィス方式の方が遙かに高いので、この点でも
省エネルギー効果があって、総体的に見た場合、同じ消
費エネルギー量で比較すると、オリフィス方式の方が空
気揚水筒方式より数十倍の水のエヤーレイションが出来
る。この少エネルギーで大流量のエヤーレイションが可
能である本発明によって、従来の技術では発電出力が小
さい為にその実用化が不可能視されていた太陽光発電装
置と組み合せた実用装置の製作についてもその見通しが
立つ様になった。
【０００９】
図１ 本発明の底水層エヤーレイション装置の全体断面図 図２ 従来の技術の空気揚水筒方式の装置の断面図 図３ 本発明の作動原理図 図４ 各種オリフィスの断面形状図
１，１１ 浮子 ２ 空気揚水筒 ３ 空気室 ４ 重石 ５, １５ コンプレッサー １２ パイプ １３ オリフィス １４ 気泡噴出ノヅル １５ 空気ポンプ １６ 水の吸入口 １７ 水の吐出口 ２１ タブ ２１ａ 隔壁 ２２ オリフィスパイプ ２３ ヘッダー ２４ 吸入パイプ ２５ 吐出パイプ Ｌ１ 水面から気泡噴出ノズル迄の深さ Ｌ２ 水面からパイプ先端迄の深さ
Claims (1)
- 【請求項１】タブの中を上下２つの部屋に水平に仕切る
壁に、空気の噴出ノズルを下部にセットした複数のオリ
フィスパイプ設け、上の部屋に底水層からの吸入パイ
プ、下の部屋に底水層に戻す吐出パイプをそれぞれ連結
し、上記のオリフィスパイプが水面下に潜るレベルにタ
ブが喫水する状態に設置した装置において、外部の空気
ポンプから上記の空気の噴出ノズルに空気を送って、気
泡が水を巻き込みながら下の部屋の水を上の部屋に上記
のオリフィスパイプを通して流動させる性質を利用し
て、任意の深さの水のエヤーレイションをする事を特徴
とする底水層のエヤーレイション装置
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13735195A JPH08299982A (ja) | 1995-05-10 | 1995-05-10 | 底水層のエヤーレイション装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13735195A JPH08299982A (ja) | 1995-05-10 | 1995-05-10 | 底水層のエヤーレイション装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08299982A true JPH08299982A (ja) | 1996-11-19 |
Family
ID=15196627
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13735195A Pending JPH08299982A (ja) | 1995-05-10 | 1995-05-10 | 底水層のエヤーレイション装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08299982A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007330906A (ja) * | 2006-06-15 | 2007-12-27 | Nakajima Kogyo:Kk | 水質浄化装置及び水質浄化方法 |
| KR100809498B1 (ko) * | 2006-11-01 | 2008-03-04 | 김대용 | 연못의 산소공급장치 |
| JP2008132416A (ja) * | 2006-11-28 | 2008-06-12 | Stem:Kk | 人工水底窪地を原因とする青潮発生の抑制方法 |
| WO2009063957A1 (ja) * | 2007-11-12 | 2009-05-22 | Ebisu-Science, Co., Ltd. | 微細気泡拡散装置及び方法 |
| JP2010162454A (ja) * | 2009-01-14 | 2010-07-29 | Kaiyo Kaihatsu Gijutsu Kenkyusho:Kk | 閉鎖水域の貧酸素改善装置 |
| CN102115266A (zh) * | 2009-12-31 | 2011-07-06 | 北京佳业佳境环保科技有限公司 | 水体底部充氧方法 |
| JP2011194354A (ja) * | 2010-03-23 | 2011-10-06 | Satoru Takamori | ダム湖、河川又は湖沼の水の水質改善装置 |
| KR101334446B1 (ko) * | 2013-10-10 | 2013-11-29 | 이세한 | 호수 및 댐의 용존산소공급 및 조류성장 제어장치 |
| JP2021053531A (ja) * | 2019-09-26 | 2021-04-08 | 大和ハウス工業株式会社 | バブル発生装置 |
-
1995
- 1995-05-10 JP JP13735195A patent/JPH08299982A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007330906A (ja) * | 2006-06-15 | 2007-12-27 | Nakajima Kogyo:Kk | 水質浄化装置及び水質浄化方法 |
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| WO2009063957A1 (ja) * | 2007-11-12 | 2009-05-22 | Ebisu-Science, Co., Ltd. | 微細気泡拡散装置及び方法 |
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