NO175082B - Anordning for fjerning av sedimenterbare partikler fra vannet i et oppdrettskar - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en anordning for fjerning av sedimenterbare partikler fra vannet i et oppdrettskar, i samsvar med den innledende delen av patentkrav 1.

Kjente oppdrettsanlegg har i liten grad separasjon av sedimenterbare partikler fra vannavløpet. Det arbeides med en rekke ulike løsninger på siling og filtrering av partikler fra avløpsvannet. På grunn av de store avløpsmengdene blir kostnadene høye.

Storparten av de eksisterende oppdrettsanleggene er feil dimensjonert mhp. selv-rensing av kar og avløpssystem. Renhold av kar og partikkeltransport i avløpssystem-et er avhengig av manuell kosting og styrttapping av kar. Dette medfører at anleggene for separasjon av partikler utsettes for maksimal hydraulisk belastning og partik-kelbelastning på samme tid, og anleggene må derfor dimensjoneres for denne sjokk-belastningen.

I dagens situasjon utgjør forspillet et vesentlig bidrag til partiklene i avløpet. Dette er videre en kilde til forurensning av avløpsvannet.

Ved den type oppdrettskar det her er tale om, roterer vannvolumet om en vertikal symmetriakse gjennom sentrum av karet. Strømforholdene er etablert ved hjelp av innløps- og utløpsarrangementet for vanntilførselen og avløpet i karet.

Vanntilførselen er lokalisert ved karveggen, og innløpet er utformet med en eller flere dykkede stråler med strømretning tilpasset det strømningsmønsteret som tilstrebes i karet.

Avløpet fra karet er lokalisert i bunnen av bassenget med sentrum i den vertikale symmetriaksen gjennom karet. Utløpsarrangementet kan ha forskjellig geometrisk utforming; plansluk eller tårnsluk med avløp gjennom toppen og/eller fordelt langs tårnet. Utløpsarrangementet dimensjoneres slik at det etableres en kombinert tvungen og fri virvel (Rankines combined vortex). Utløpsvirvelen representerer et vesentlig bidrag til det strømningsmønsteret som tilstrebes i karet, og er samtidig en viktig drivkraft for strømningsforholdene internt i partikkelfellen i samsvar med foreliggende oppfinnelse.

Strømforholdene som etableres i karet kan deles i et primær- og sekundærstrøm-system. Primærstrømmen roterer vannvolumet rundt den vertikale symmetriaksen og er etablert vha. innløps- og utløpsarrangementet. Sekundærdstrømmen har vinkel-retning 90 grader i forhold til primærstrømmen og er i størrelsesorden 1/5 - 1/10 av primærstrømmen. Sekundær-strømmen oppstår pga. friksjon i grenseflatene mellom vannvolumet og bunn og vegger i karet. Sekundærstrømmens retning er nedadrettet langs veggen, og rettet inn mot sentrum av karet ved bunnen.

Fjerning av sedimenterbare partikler fra vannet kan deles i fire adskilte trinn:

1) De sedimenterbare partiklene synker til bunnen av karet og sekundærstrømmene langs bunnen sammen med primærstrømmen i karet transporterer partiklene i spiral-formede baner inn mot sentrum av karets bunn som tilsvarer den vertikale symmetriakse for primærstrømmen. 2) Det partikkelrike bunnvannet strømmer inn i en slamlomme som et partikkelrikt delavløp fra karet, mens det partikkelfrie vannet har avløp gjennom et hovedavløp. 3) Det partikkelrike delavløpet strømmer inn i en partikkelfelle der de sedimenterbare partiklene fjernes fra vannvolumet. De sedimenterbare partiklene synker til bunnen av partikkelfellen, og utløpsvirvelen besørger den nødvendige bevegelsen av partiklene på bunnen fram til partikkelavløpet som er utformet som en spalte i bunnen på tvers av partiklenes bevegelsesretning. 4) Partikkelavløpet fra partikkelfellen tranporteres som et partikkelanriket avløp gjennom rør eller slange fram til en separasjonsenhet som er montert utenfor karet. Separasjonsenheten kan være utformet som et virvelkammer. I separasjonsenheten samles partiklene opp og oppkonsentreres som et slam med et tørrstoffinnhold på ca. 8% før det eventuelt går til videre behandling ved en eller annen form for slamstabil-isering før deponering, eller anvendelse som f.eks. vekstmedium for planteproduk-sjon.

Foreliggende oppfinnelsen vedrører en anordning som skal håndtere trinn 3) i

separasjonsprosessen.

Det er tidligere forsøkt å løse mangler vedrørende dimensjonering, utforming og drift av oppdrettsanleggene ved anvendelse av strømsetting og hydraulisk drift av kar og oppdrettsanlegg. Det finnes utløpsarrangement utformet med delt avløp i form av et partikkelfritt hovedavløp og et partikkelrikt avløp som renses i en eller annen form for partikkelseparasjon. NO 160753 beskriver en oppfinnelse som fungerer i samsvar i med dette prinsippet. Videre viser GB 2 241 857 og GB 2 242 140 liknende arrange-ment. I disse kjente anordninger er et hovedavløp plassert i midten av oppdrettskaret, f.eks. et tårnavløp i form av et perforert rør el.l. Ved bunnen er anordnet en spalte-formet åpning som kommuniserer med et ytterligere utløp for partikkelrikt vann. Fjerning av partikler ved delt avløp er en løsning som bygger på trinn 1 og 2 i ovennevnte beskrivelse av separasjonsprosessen.

Selv med delt avløp representerer den partikkelrike delstrømmen et forholdsvis stort avløpsvolum (30-40% av totalavløpet) og dermed en betydelig rensekostnad. De fleste eksisterende anlegg har et avløpssystem som er feildimensjonert, og vil ikke kunne oppgraderes uten omfattende ombygging.

Det er derfor et formål med foreliggende oppfinnelse å framskaffe en anordning der partikkelavløpets volum reduseressamtidig som partikkelkonsentrasjonen øker.

Oppfinnelsens formål oppnås med en anordning med trekk som angitt i den karak-teriserende delen av patentkrav 1. Ytterligere trekk framgår av de tilhørende uselv-stendige krav.

Partikkelfellen åpner for nye muligheter for driftsovervåking av kar og akvatiske organismer. Oppdretteren vil på en enkel måte kunne registrere endringer i appetitt ved å observere forspillet i partikkelavløpet. For som ikke blir spist vil ha en total oppholdstid i kar og partikkelfelle på mindre enn 5 minutter. Ved automatisert over-våking av forspillet i partikkelavløpet (optiske og/eller akustiske sensorer), vil en kunne registrere forutnyttelsen og forspillet i løpet av denne tida, og en kan få til en logisk styring av forautomatene og dermed en bedre økonomisk drift og status av tilstanden i karet.

Sykdomsutbrudd o.l. som resulterer i redusert appetitt, vil i et slikt system bli registrert som tilstandsawik fra normal drift på et tidlig stadium.

Sammenhengen mellom tilført for og registrert forspill vil gi et direkte mål på til-vekst i biomassen til enhver tid uten noen form for håndtering og veiing av fisken. Dette betyr bedre oversikt over biomassen og utviklingen av denne.

Partikkelfellen kan også anvendes som separasjonsenhet for sedimenterbare partikler ved behandling og rensing av vann og ulike væsker, samt partikkelseparasjon ved rensing av gasser. Den vil også kunne anvendes for kildesort-ering/separasjon av avløp før utslipp til eventuelt kommunalt avløpsnett.

I det følgende vil oppfinnelsen beskrives nærmere ved hjelp av eksempel på utførelse og med referanse til vedlagte tegninger, der

fig. 1 viser et overriss av et oppdrettskar i samsvar med foreliggende oppfinnelse, der strømningsforholdene er illustrert,

fig. 2 viser oppdrettskaret fra fig. 1 i sideriss,

fig. 3 viser et perspektivriss av en detalj av oppdrettskaret i fig. 1-2, delvis gjennomskåret,

fig. 4 viser et overriss av detaljen fra fig. 3, delvis gjennomskåret,

fig. 5-6 viser i sideriss to utførelser i samsvar med foreliggende oppfinnelse med tårnavløp, og fig. 7-8 viser i snitt en utførelse i samsvar med foreliggende oppfinnelse for bruk ved eksisterende oppdrettskar.

En forutsetning for at partikkelfellen skal fungere er at den inngår i et kar eller basseng som er strømsatt i samsvar med trinn 1) i ovennevnte beskrivelse. Fig. 1-2 viser nærmere et oppdrettskar 1 med et vanninntak 2 og et hovedavløp 3 som gir et strømsystem med partikkelseparasjon som i trinn 1). Et primærstrømsystem 4 og et sekundærstrømsystem 5 sørger for transporten av sedimenterbare partikler på karets 1 bunn 6 fram til en partikkelfelle 7 som er montert ved hovedavløpet 3 ved bunnen 6, og med sentrum i strømningsbildets vertikale symmetriakse. Fig. 3-4 viser partikkelfellen 7 som inngår som trinn 2 og 3 i separasjonsprosessen, og som er utformet som et annulært kammer 8 montert rundt hovedavløpet 3. I partikkelfellen 7 skjer en videre separasjon av sedimenterbare partikler fra den vann-strømmen som er nødvendig for transport av partiklene gjennom ei innløpsspalte 15 inn til det annulære kammeret 8. Idet vannet passerer det annulære kammeret 8 og inn til hovedavløpet 3 gjennom en rand av sirkulære eller avlange åpninger 9, separeres de sedimenterbare partiklene fra vannstrømmen og synker til en bunn 10 av det annulære kammeret 8. Strømvirvelen 5 over hovedavløpet 3 sørger for at partiklene beveger seg på bunnen 10 av det annulære kammeret 8, og fram til en spalte 11 i bunnen 10 og ut i et partikkelavløp 12. Fig. 2 viser hvordan partiklene i partikkelavløpet 12 transporteres videre fram til en sensor 13 der eventuelle forpartikler identifiseres og registreres, før partiklene separeres og oppkonsentreres i en separasjonsenhet 14. Separasjonsenheten 14 representerer trinn 4) i separasjonsprosessen. Fig. 3 viser et eksempel på partikkelfellens 7 utforming i nærmere detalj. Partikkelfellen 7 er utformet som en sirkulær konstruksjon der den sylinderformede innerveggen 16 tilsvarer ytterveggen til hovedavløpet 3 fra karet. Bunnen 10 har en sirkulær utforming med en spalteåpning 11 for partikkelavløpet 12. Spalten 11 er utformet tangentielt i forhold til innerveggen 16, og bunnen 10 foran spalteåpningen 11 er senket i form av et skråplan 17. Ytterveggen 18 i det annulærte kammeret 8 har en konisk utforming med største åpning oppover. Det annulære kammeret er avgrenset fra karets øvrige vannvolum med en sirkulær plate 19 som danner en sirkulær, vertikal spalte 15 mot karbunnen 6. Vannet som strømmer inn i partikkelfellen 7 har av-løp til hovedavløpet 3 gjennom åpningene 9 i overkant av den sylinderformede innerveggen 16.

Den partikkelanrikede bunnstrømmen i karet strømmer inn i partikkelfellen 7 gjennom spalten 15. I det annulære kammeret 8 separeres sedimenterbare partikler fra vannet idet partiklene glir langs den koniske ytterveggen 17 og ned på bunnen 10 der de beveger seg på grunn av virvelen over hovedavløpet 3 fram til spalteåpningen 11 med avløp til partikkelavløpet 12. Vannet som strømmer inn gjennom innløpsspalten 15 til partikkelfellen 7, strømmer etter separasjon av sedimenterbare partikler ut i hovedavløpet 3 gjennom randen av åpninger 9 i overkant av den sylinderformede veggen 16.

Nedenfor er vist en tabell som illustrerer forholdet mellom totalavløpet og partikkelavløpet fra ulike karstørrelser. Avløpsvolumet fra partikkelfellen er kraftig redusert, reduksjonen i prosent av totalavløpet slår kraftig ut når en kommer opp i de større karvolumene.

' Partikkelfellen 7 kan monteres ved forskjellige former for hovedavløp så lenge strømningsforholdene i karet er av den type som beskrevet i fig. 1-2. I fig. 1-4 er vist eksempel på plansluk ved karbunnen og med utvendig nivåregulering av vannivået i

karet. I fig. 5-6 er vist eksempel på tårnavløp 21 med avdrag fordelt over dybden med utvendig nivåregulering av vannivå i karet, hhv. tårnavløp 21 med overflate-avdrag og med innvendig nivåregulering av vannivå i karet.

Den beskrevne anordningen kan utføres med et alternativt utformet partikkelavløp og spalte, der avløpet er innadrettet under hovedavløpet i stedet for utadrettet, bort fra hovedavløpet. Rotasjonen i karet og partikkelfellen vil være motsatt rettet den roterende strømmen i den skisserte løsningen, og utsparingen i bunnen foran spalteåpningen vil derfor også bli plassert i motsatt side av spalteåpningen. Spalten vil i tillegg til at den skjærer bunnen i fellen også skjære innerveggen i partikkelfellen.

I fig. 7 og 8 vises en utførelse av foreliggende oppfinnelse, beregnet på innsett i et allerede eksisterende oppdrettskar 1. Den passer i oppdrettskar med helstøpt bunn, som ikke har utløpsarrangement nedstøpt i bunnen. Det viste karet er nedgravd, og hovedavløpet er utformet som et tårn med horisontalt avløp 22 til en avløpskanal 23 gjennom et dykket rør som er ført gjennom karveggen. Partikkelfellen 7 tilsvarer i prinsipp ovenfor beskrevne løsninger, idet den er anlagt rundt hovedavløpet og avgrenset mot karet ved en sirkulær, horisontal plate 19. Partikkelfellen 7 omfatter et parti 24 som strekker seg på skrå oppover og innover fra bunnen 6 av karet, og som oventil danner spalten 15 mot plata 19. Partiklene beveger seg langs karbunnen mot partikkelfellen 7, og opp langs det skrå partiet 24 til spalten 15. Som ovenfor beskrevet separeres partiklene fra vannet som forlater partikkelfellen gjennom åpninger 9 som leder inn til hovedavløpet. Partiklene synker til bunnen 10 av partikkelfellen og roterer med strømmen langs innerveggen 18. I innerveggen er det ved bunnen 10 anordnet en spalteåpning 11 som leder til partikkelavløpsrøret 12 som går innvendig i hovedavløpet 3.

Claims (8)

1. Anordning for fjerning av sedimenterbare partikler fra vannet i et oppdrettskar (1) med en bunn (6), der det i den vertikale symmetriaksen av karet (1) er anordnet et sylinderformet avløp (3) som er tilknyttet et avløpsrør (22), det er videre anordnet et organ (19) som danner ei spalte (15) mot den øvre avslutningen av et annulært kammer (8), idet det annulære kammeret (8) er anordnet for oppsamling av partikkelrikt vann; kammeret (8) omgir i det minste delvis avløpet (3) og er videre avgrenset av en kammerbunn (10), kammervegger (18) og organet (19), idet kammeret (8) har et utløpsrør (12) for partikkelrikt vann, karakterisert ved at avløpet (3) er utstyrt med åpninger (9) for par-tikkelfattig vann, hvilke åpninger (9) er plassert ved øvre del av kammeret (8).

2. Anordning i samsvar med patentkrav 1, karakterisert ved at organet (19) utgjøres av ei plate (19) som i det minste delvis overlapper kammerveggens (18) øvre avslutning mot bunnen (6) til dannelse av spalten (15), hvilken plate (19) er anordnet for å avskjerme det annulære kammeret (8) mot den kraftige virvelen over og rundt avløpet (3) i karet (1).

3. Anordning i samsvar med patentkrav 1-2, karakterisert ved at en skrå senket bunnseksjon (17) er anordnet i kammeret (8) ved utløpet (12) for det partikkelrike vannet.

4. Anordning i samsvar med patentkrav 1-3, karakterisert ved at avløpet (3) er tildekket med ei rist (20), og organet (19) omgir avløpsrista (20).

5. Anordning i samsvar med patentkrav 1-3, karakterisert ved at avløpet (3) er et tårnavløp (21) som strekker seg inn i karet (1), hvilket tårnavløp (21) er anordnet for å trekke vann gjennom åpninger i tårnavløpet (21).

6. Anordning i samsvar med patentkrav 5, karakterisert ved at åpningene i tårnavløpet (21) vesentlig er konsent-rert i øvre del av tårnavløpet (21), for å gi et avdrag av vann hovedsaklig ved vann-overflata.

7. Anordning i samsvar med patentkrav 5, karakterisert ved at åpningene i tårnavløpet (21) er distribuert langs tårnavløpet (21).

8. Anordning i samsvar med patentkrav 1-2, for anvendelse i oppdrettskar (1) med flat bunn, der avløpet (3) fører avløpsvann opp gjennom karet, karakterisert ved at kammeret (8) har et skrått parti (24) som går fra bunnen (6) av karet, og divergerer innover mot det annulære kammeret (8).