NO347828B1 - Apparat for forbedring av vannkvalitet og en fremgangsmåte for å drifte apparatet - Google Patents
Apparat for forbedring av vannkvalitet og en fremgangsmåte for å drifte apparatet Download PDFInfo
- Publication number
- NO347828B1 NO347828B1 NO20191480A NO20191480A NO347828B1 NO 347828 B1 NO347828 B1 NO 347828B1 NO 20191480 A NO20191480 A NO 20191480A NO 20191480 A NO20191480 A NO 20191480A NO 347828 B1 NO347828 B1 NO 347828B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- water
- chamber
- supply pipe
- pressure
- water supply
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 133
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 7
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 claims description 6
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 60
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 19
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 19
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 6
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009395 breeding Methods 0.000 description 4
- 230000001488 breeding effect Effects 0.000 description 4
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 3
- 238000006213 oxygenation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000009360 aquaculture Methods 0.000 description 2
- 244000144974 aquaculture Species 0.000 description 2
- 238000009313 farming Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 208000005374 Poisoning Diseases 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 210000002159 anterior chamber Anatomy 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000001706 oxygenating effect Effects 0.000 description 1
- 231100000572 poisoning Toxicity 0.000 description 1
- 230000000607 poisoning effect Effects 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 230000002459 sustained effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/20—Mixing gases with liquids
- B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
- B01F23/232—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using flow-mixing means for introducing the gases, e.g. baffles
- B01F23/2326—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using flow-mixing means for introducing the gases, e.g. baffles adding the flowing main component by suction means, e.g. using an ejector
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/02—Aerobic processes
- C02F3/12—Activated sludge processes
- C02F3/1278—Provisions for mixing or aeration of the mixed liquor
- C02F3/1294—"Venturi" aeration means
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01K—ANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
- A01K63/00—Receptacles for live fish, e.g. aquaria; Terraria
- A01K63/04—Arrangements for treating water specially adapted to receptacles for live fish
- A01K63/042—Introducing gases into the water, e.g. aerators, air pumps
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/20—Mixing gases with liquids
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/20—Mixing gases with liquids
- B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/20—Mixing gases with liquids
- B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
- B01F23/232—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using flow-mixing means for introducing the gases, e.g. baffles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/30—Injector mixers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/30—Injector mixers
- B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
- B01F25/312—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows with Venturi elements; Details thereof
- B01F25/3121—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows with Venturi elements; Details thereof with additional mixing means other than injector mixers, e.g. screens, baffles or rotating elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/30—Injector mixers
- B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
- B01F25/312—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows with Venturi elements; Details thereof
- B01F25/3124—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows with Venturi elements; Details thereof characterised by the place of introduction of the main flow
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/30—Injector mixers
- B01F25/32—Injector mixers wherein the additional components are added in a by-pass of the main flow
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/40—Static mixers
- B01F25/42—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
- B01F25/43—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
- B01F25/433—Mixing tubes wherein the shape of the tube influences the mixing, e.g. mixing tubes with varying cross-section or provided with inwardly extending profiles
- B01F25/4337—Mixers with a diverging-converging cross-section
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Marine Sciences & Fisheries (AREA)
- Animal Husbandry (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Aeration Devices For Treatment Of Activated Polluted Sludge (AREA)
- Accessories For Mixers (AREA)
Description
APPARAT FOR FORBEDRING AV VANNKVALITET OG EN FREMGANGSMÅTE FOR Å DRIFTE APPARATET
Beskrivelse
Oppfinnelsens fagområde
Oppfinnelsen angår hjelpemidler for vannforbedring. Mer spesifikt angår oppfinnelsen en gasskontroller for gassblandingskontroll av vann.
Bakgrunn
Denne oppfinnelsen er en forbedring av gjenstanden som ble patentsøkt i norsk patentsøknad 20151234 og WO2017/052380.
Dårlig vannkvalitet kan være et hinder for å opprettholde liv i vann. Økosystemer kan være avhengig av vannkilder med en viss sammensetning. Akvatiske livsformer trenger vanligvis tilstrekkelig oksygen i vannet for å leve. Såkalt "dødvann" er surt og kan ha oksygeninnhold under det som vanligvis trengs for å opprettholde liv. Forverring i vannkvaliteten kan forstyrre et økosystem, slik at visse livsformer eller arter kan opprettholdes, men ikke andre. Dette kan føre til en utbredelse av visse typer liv på bekostning av andre.
I akvakulturoppdrett er kvaliteten på vannet som fisken produseres i, generelt av stor betydning for fiskevelferd og for å produsere et godt produkt. For eksempel må oksygen være tilgjengelig i stabile og korrekte mengder over hele produksjonsområdet og under hele produksjonssyklusen for at fisk skal overleve og utvikle seg sunt i en oppdrettsprosess. Mattilsynet beskriver i et lovverk hvordan stabile og korrekte mengder oksygen skal tilveiebringes og sjekkes. For å sikre at oppdrettsfisken har tilgang til oksygen, kan det gjøres tiltak for å sørge for tilstrekkelig oksygen: Flytte oppdrettsfisken til ferske innhegninger eller tanker, pumpe oksygenrikt vann inn i oppdrettsanlegget og tilføre trykksatt oksygen ved hjelp av boblegeneratorer. Luftingsteknikker er også kjent, hvor luft føres inn i vannet for å øke oksygennivået. Lufting i henhold til kjent teknikk inkluderer å ‘vispe’ overflaten av vannet for å røre og "presse" luft inn i vannet ved overflaten for å oppgradere kvaliteten på vannet. Eksisterende luftingsteknikker har likevel begrensninger når det gjelder effektivitet eller å sikre at godt vann er tilgjengelig i tilstrekkelig grad. Høyt nitrogeninnhold eller overmetning av nitrogen i vannet til oppdrettsanlegg kan også være et problem. Akutt overmetning av nitrogen har ved enkelte anlegg gitt stor dødelighet. Faren er størst i lukkede kar, men er også til stede i vanlige merder.
EP 2198704 B1 beskriver en anordning for tilførsel av gass til vann i sjømerder, tanker eller dammer med en pumpe og en oppløser for å gi kontakt mellom gass og vann ved hjelp av bobler.
NO 317340 beskriver en anordning til å oksygenere vann i oppdrettsanlegg for marine organismer i sjøen samt fremgangsmåte ved bruk av anordningen. Oppfinnelsen sørger for tilveiebringelse av hovedsakelig rent oksygen som distribueres via et nærmere angitt system til vannet. Her sørger beskrevne anordninger for at det dannes oksygenmikrobobler med et oksygenpartialtrykk som er slik at oksygenet går over i vannet i oppdrettsanlegget.
Dette er forholdsvis dyre løsninger ved bruk av rent oksygen. Oppdrettsnæringen trenger en billig og robust løsning for oksygenering. Vi vil i det følgende beskrive en slik løsning som i tillegg til oksygenering også reduserer nitrogennivået slik at totalgasstrykket ikke økes.
WO 2019/036784 beskriver en anordning til å oksygenere vann i oppdrettsanlegg. Anordningen anvender Venturi-effekten. Luft blandes inn i en vannstrøm i en innsmalnet lavtrykkssone før vannstrømmen ledes til en utvidet trykksone og en etterfølgende turbulenssone.
WO 2018/190550 beskriver en anordning til å oksygenere vann for å forbedre vannkvaliteten. Anordningen anvender Venturi-effekten. JP 20181776145 beskriver også en anordning til å oksygenere vann for å forbedre vannkvaliteten. Anordningen anvender Venturieffekten. WO 2017/052380, som tilhører søker, vise en anordning til å oksygenere vann for å forbedre vannkvaliteten.
Oppsummering av oppfinnelsen
Oppfinnelsen beskriver i ett aspekt et apparat for forbedring av vannkvalitet. Apparatet omfatter et vanntilførselsrør med diameter d omfattende et forkammer med en trykkmåler, et strupbart gasstilførselsrør med diameter 1⁄4 - 1⁄2 d og en trykkmåler. Videre omfatter apparatet et blandingskammer som er en forlengelse av vanntilførselsrøret. Blandingskammeret omfatter en vakuumstruktur som danner et undertrykk bak vakuumstrukturen når vannet er i bevegelse gjennom blandingskammeret. Blandingskammeret omfatter også en gassmunning bak vakuumstrukturen hvor gassen suges inn i vannstrømmen av det nevnte undertrykket. Apparatet omfatter også et etterkammer forsynt med en trykkmåler, og etterkammeret er festet til nedstrømsenden av blandingskammeret. Apparatet omfatter også et utløpsrør med diameter d som er festet til nedstrømsenden av etterkammeret, og en pumpe forbundet til oppstrømsenden av vanntilførselsrøret for å levere en regulerbar vannstrøm med riktig trykk til forkammeret. Oppfinnelsen er kjennetegnet ved at etterkammeret har et større tverrsnitt enn vanntilførselsrøret og at etterkammeret har et større tverrsnitt enn utløpsrøret for å danne et lavere trykk. Etterkammeret strekker seg en distanse av størrelsesorden 1/3 d i lengderetningen. Videre reguleres vannstrømmen slik at trykkforskjellen mellom forkammeret og etterkammeret er innenfor en øvre og nedre terskelverdi, og at undertrykket ved gassmunningen er innenfor en nedre og øvre terskelverdi, slik at det oppstår en turbulent blanding av gass og vann under lavt trykk.
Vakuumstrukturen kan være en innløpsplate som går fra en side av vanntilførselsrøret mot midten av vanntilførselsrøret i en spiss vinkel β med vanntilførselsrørets lengdeakse slik at det dannes et undertrykk bak innløpsplaten når vannet er i bevegelse. Innløpsplatens vinkel β med vanntilførselsrørets lengdeakse kan være mellom 25 og 45 grader. Innløpsplaten kan være regulerbar i lengderetningen slik at innløpsplaten kan skyves ut og inn. Gassmunningen kan være bredere i retning vinkelrett på vanntilførselsrøret slik at luften fordeles bedre langs bredden av innløpsplaten.
Tverrsnittet i etterkammeret kan være 5 % - 50 % større enn tverrsnittet i vanntilførselsrøret.
Et sylindrisk vanntett hus kan omhylle pumpen, vanntilførselsrøret, forkammeret, blandingskammeret, etterkammeret og utløpsrøret. En tetning kan være tilveiebrakt mellom utløpsrøret og huset, og et innløp med et filter kan være tilveiebrakt oppstrøms for pumpen.
Pumpen kan være en væskefylt nedsenkbar pumpe. Væsken i pumpen kan være en 50 / 50 % blanding av glyserin og vann.
En spreder kan være montert i enden av utløpsrøret for anvendelse av apparatet i åpent vann.
Apparatet kan tilkoples et siderør av en hovedvannledning for behandling av vannet i siderøret før det tilbakeføres til hovedvannledningen.
Oppfinnelsen beskriver i et annet aspekt en fremgangsmåte for å drifte apparatet. Fremgangsmåten omfatter følgende trinn:
a) å sette innløpsplaten i posisjon og med full åpning på gasstilførselsrøret;
b) å sette apparatet i ønsket dybde;
c) å starte pumpen og øke effekten inntil trykkforskjellen mellom trykket i forkammeret og trykket i etterkammeret er mellom 0,6 Bar og 0,8 Bar;
d) å avlese trykkmåleren ved gasstilførselsrøret, å strupe gasstilførsel og/eller justere innløpsplaten utover eller innover inntil undertrykket ved gassmunningen er mellom 0,3 Bar og 0,5 Bar; og
e) eventuelt å justere pumpeeffekten hvis strupingen eller justeringen av innløpsplaten har hatt innvirkning på trykkforskjellen mellom trykket i forkammeret og trykket i etterkammeret.
Kort beskrivelse av tegningene
For å forbedre forståelsen av oppfinnelsen har vi laget figurer med eksempler på utførelsesformer. Samme referansetall refererer til samme del i forskjellige figurer.
Fig.1 viser en utførelse av gasskontrolleren med et hus;
Fig.2a-c viser en annen utførelse av blandingskammer og etterkammer i større detalj; og
Fig.3 viser gasskontrolleren satt inn på en hovedvannledning.
Detaljert beskrivelse
I denne teksten bruker vi uttrykkene oppstrøms og nedstrøms i henhold til vanlig strømningsretning av vannet. Vi beskriver her en gasskontroller for gassinnblandingskontroll i væske. Spesielt gassene oksygen og nitrogen innblandet i vann. Lengderetningen i teksten er parallell med senteraksen av de forskjellige kamrene og utløpsrøret. Trykket måles som relativt trykk, slik at 0 Bar er vanlig lufttrykk ved havnivå.
Gasskontrolleren 10, som vises i figur 1 omfatter et vanntilførselsrør 1 med diameter d og et mindre gasstilførselsrør 3 med diameter 1⁄4 d – 1⁄2 d, som begge er tilkoplet et blandingskammer 4. Foran (oppstrøms for) blandingskammeret befinner det seg et forkammer 2 som er en forlengelse av vanntilførselsrøret og hvor en trykkmåler 16 er montert. En trykkmåler 19 er også montert på gasstilførselsrøret. Blandingskammeret er også en forlengelse av vanntilførselsrøret 1 og omfatter en vakuumstruktur 5 og minst én gassmunning 6 tilkoplet gasstilførselsrøret 3. Formålet med vakuumstrukturen er å gi undertrykk og turbulens ved blanding av gass og vann og å regulere blandingsforholdet mellom gass og vann. Strømningsretningen i gasskontrolleren er angitt med de tykke horisontale pilene.
I én utførelsesform er turbulensstrukturen en innløpsplate 5 som går fra en side av røret mot midten av røret i en spiss vinkel β med vanntilførselsrørets lengdeakse slik at det dannes et undertrykk bak innløpsplaten 5 når vannet er i bevegelse. I nevnte utførelsesform er en gassmunning 6 tilkoplet gasstilførselsrøret og er plassert bak innløpsplaten, fortrinnsvis der midtlinjen av platen er festet til siden av røret. Når vannet er i bevegelse fremover, vil det nevnte undertrykket suge gass inn i blandingskammeret.
I andre utførelsesformer kan turbulensstrukturen være en stumpformet og hul, konisk eller pyramideformet struktur som er festet til sidene av røret symmetrisk rundt lengdeaksen til røret, hvor flatene i turbulensstrukturen har en spiss vinkel β med vanntilførselsrørets lengdeakse. En flerhet gassmunninger er fordelt rundt turbulensstrukturen, fortrinnsvis der hvor undertrykket er størst. Videre kan turbulensstrukturen være to eller flere separate plater som stikker ut fra siden av røret i en spiss vinkel β med vanntilførselsrørets lengdeakse. Hver plate har en gassmunning plassert på liknende måte som gassmunningen 6 bak den nevnte innløpsplaten 5. Vinkelen β er mellom 25 og 45 grader, mer foretrukket mellom 30 og 40 grader.
Videre omfatter gasskontrolleren et etterkammer 7 med et større tverrsnitt enn vanntilførselsrøret 1. Etterkammeret 7 er festet til nedstrømsenden av blandingskammeret 4 omtrent der innløpsplaten 5 slutter og har en lengde av samme størrelsesorden som en tredjedel av diameteren til vanntilførselsrøret. Det økte tverrsnittet i etterkammeret forårsaker et trykkfall. Luften og vannet gjennomgår en turbulent blanding under lavt trykk i etterkammeret. I etterkammeret er det montert en trykkmåler 17, fortrinnsvis nær utløpsrøret. Fortrinnsvis er tverrsnittet i etterkammeret 5-50 % større, mer foretrukket 15-25 % større.
Gasskontrolleren omfatter også et utløpsrør med en diameter på størrelse med vanntilførselsrøret som er festet til nedstrømsenden av etterkammeret. Etter blandingsprosessen i blandingskammeret og etterkammeret fortsetter vannet gjennom utløpsrøret for å slippes ut i vannmassene som skal forbedres. Fortrinnsvis har vanntilførselsrøret, blandingskammeret, etterkammeret og utløpsrøret felles lengdeakse.
For at gasskontrolleren skal fungere må det tilveiebringes et regulerbart vanntrykk på vanntilførselsrøret. I en fordelaktig utførelse av oppfinnelsen er det tilveiebrakt en in-line væskefylt pumpe 9 i et hus 15 som er festet i oppstrømsenden av vanntilførselsrøret.
Dette oppsettet gir en del overraskende effekter som vi tror har sammenheng med turbulent blanding av gass og vann under lavt trykk. Vi kan måle en vesentlig reduksjon i metningsnivået til nitrogen, og et metningsnivå for oksygen opp til 165 % ved bruk av luft. Det vil si at det totale gasstrykket i vannet ikke øker vesentlig.
For å forstå oppfinnelsen kan det være nyttig å vite hvordan den oppsto. I en tidligere variant av oppfinnelsen var ikke etterkammeret til stede, men ellers var oppsettet likt. Vanntilførselsrør og lufttilførselsrør var koplet sammen med et T-formet rør. Under tester kunne oppfinner konstatere vanlige verdier for oksygen og nitrogen, men plutselig hadde oppfinner vesentlig bedre målinger med opptil 165 % oksygenmetning og opp til halvering av nitrogenmetningen. Oppsettet ble sjekket og det viste seg at vanntilførselsrøret og utløpsrøret ikke var stappet ordentlig inn i T-røret. Siden de to rørene har en vesentlig tykkelse hadde det da oppstått et ‘etterkammer’ som forårsaket et trykkfall. Når de to rørene ble dyttet ordentlig på plass var den gunstige effekten borte.
Vi kan ikke forklare effekten i detalj eller påberope oss forståelse av observasjonene, men ved sterk turbulens oppstår store gradienter i temperatur og trykk på mikronivå og dette er parametere som påvirker gassenes oppløsningsevne i vann i stor grad. For oksygen og nitrogen gjelder det at oppløsningsevnen øker med synkende temperatur og øker med trykket. For oksygen er temperaturen viktigst og for nitrogen er trykket viktigst ved de aktuelle verdiene. Videre er det klart at en bobles størrelse er avhengig av overflatespenningen og gasstrykket i boblen. Hvis boblen dannes under lavere trykk enn det som forefinnes i omgivelsene vil boblen bli mindre når den slippes ut av gasskontrolleren og utsettes for vann under høyere trykk. Mindre bobler gir en større reaktiv overflate hvor gass kan innblandes i væske og omvendt. Mindre bobler bruker også lengre tid til overflaten. Derfor er det mulig å argumentere for at effekten oppstår på grunn av turbulent blanding under lavt trykk. Ytterligere undersøkelser av dette pågår.
Med oppsettet som beskrevet og hvor diameteren til lufttilførselsrøret er 75 mm og vanntilførselsrøret er 150 mm og innløpsplaten er en flat plate som går til midten av røret og har en rettlinjet endeflate og hvor vinkelen β er 35 grader, oppnår vi den ønskede effekt når pumpen kjøres slik at det kan måles et undertrykk ved gassmunningen på 0,3-0,5 Bar og en trykkforskjell mellom etterkammeret og forkammeret på 0,6 – 0,8 Bar. For at en slik justering av parameterne skal kunne gjøres på en enkel måte er det en fordel hvis pumpen er regulerbar, gasstilførselen har en diameter på 1⁄2 d som kan strupes og at innløpsplaten kan justeres ut og inn.
I det følgende vil vi beskrive en fremgangsmåte for å drifte gasskontrolleren i et vannlegeme. Fremgangsmåten omfatter følgende trinn:
a) sette innløpsplaten i antatt optimal posisjon og full åpning på gasstilførsel,
b) sette gasskontrolleren i ønsket dybde,
c) starte pumpen og øke effekten inntil trykkforskjellen mellom måleren 16 i forkammeret og måleren 17 i etterkammeret er innenfor en øvre og nedre terskelverdi,
d) hvis vakuumet som avleses på måleren 19 ved gasstilførselsrøret er innenfor en øvre og nedre terskelverdi, strupe gasstilførsel og/eller justere vanninnløpsplaten utover eller innover inntil ønsket vakuum oppstår, og
e) eventuelt justere pumpeeffekten hvis strupingen eller justeringen av vanninnløpsplaten har hatt innvirkning på trykkforskjellen mellom forkammer og etterkammer.
I en foretrukket utførelse er innløpsplaten regulerbar slik at den kan skyves ut og inn for dermed å justere blandingsforholdet mellom gass og vann og undertrykket bak vakuumstrukturen 5 eller innløpsplaten 5. Videre kan de to sidene og endekanten av innløpsplaten være utformet på forskjellige måter. Antakelig finnes det en optimal utforming. Videre kan gassmunningen være utformet på forskjellige måter. I en foretrukket utførelse er munningen bredere i en retning vinkelrett på røret slik at luften fordeles bedre langs bredden av innløpsplaten. For eksempel kan munningen være rektangulær slik som vist i figur 2b.
Pumpen i fig.1 er anbrakt i et sylindrisk pumpehus og det er et ringrom mellom pumpehuset og pumpen som er fylt med vann. Vannet kommer inn i ringrommet gjennom et gitter eller filter som holder uønskede objekter borte fra pumpen. Pumpen har en motor koplet til én eller flere rotasjonsenheter via en aksel (ikke vist). Rotasjonsenhetene drar vannet gjennom gitteret og inn i inntaket og presser vannet inn i vanninnløpsrøret. Pumpen er sentrert i pumpehuset ved hjelp av sentreringsfester 13. I en fordelaktig utførelse omslutter huset også utløpsrøret som et beskyttende skall. Ringrommet mellom utløpsrøret og huset må være tett. Da vil ringrommet mellom pumpen og pumpehuset fungere som et reservoar av renset vann som går inn i pumpen.
Med fordel kan en spreder 18 settes i munningen av utløpsrøret ved bruk i åpne merder eller åpent vann. Vannet som kommer ut av utløpsrøret er i mange tilfeller overmettet av oksygen og det er en fordel å spre vannet slik at overmetningen tynnes ut og fordeles i vannmassene. Hvis gasskontrolleren settes på et rør så er dette selvfølgelig ikke aktuelt.
I en fordelaktig utførelse er pumpemotoren en motor som er fylt med f.eks. en 50/50 glyserin og vann som er godkjent av mattilsynet for bruk i merder. Dette gir en optimal beskyttelse mot trykkforskjellene som kan oppstå ved nedsenkning samtidig som faren for forgiftninger ved lekkasjer er borte.
Når gasskontrolleren plasseres i et vannlegeme, f.eks. en merd, kan det være fordelaktig å ha den på forskjellige dyp. Med gasskontrolleren anbrakt dypere enn lagom 15 meter blir trykket for høyt og reduksjon av nitrogen finner ikke sted ved bruk av luft. Tester har vist at fra 2 til 10 meters dybde oppstår alle de positive effekter hvis innstillingene er optimale. For større dybder over 15 meter kan samme effekt oppnås ved å benytte innblanding av ren oksygen i luften eller ren oksygen.
Gasskontrolleren kan anvendes til en vannforsyning til oppdrettskar for eksempel et smoltanlegg, hvor vannet tilføres gjennom rør. I denne anvendelsen tas fortrinnsvis en delstrøm fra en hovedvannledning 20 ut til et siderør 21, som vist i figur 3, hvor en gasskontroller ifølge oppfinnelsen behandler vannet i siderøret og slipper det ut i hovedvannledningen igjen. Andelen som behandles er fortrinnsvis 2-10 % av vannet. På den måten blandes vannet med høyt oksygeneringsnivå med det ubehandlede vannet mens det enda er en stund til vannet når fram til oppdrettsfisken.
Deleliste
1 Vanntilførselsrør
2 Forkammer
3 Gasstilførselsrør
4 Blandingskammer
5 Vakuumstruktur/Innløpsplate 6 Gassmunning
7 Etterkammer
8 Utløpsrør
9 Pumpe
10 Gasskontroller
11 Tetning
12 Filter
13 feste og sentrerings-enheter 14 Elektrisk kabel
15 Hus
16 Trykkmåler forkammer 17 Trykkmåler etterkammer 18 Spreder
19 Trykkmåler gasstilførsel 20. Hovedvannledning
21. Siderør
Claims (12)
1. Apparat for forbedring av vannkvalitet, hvor apparatet omfatter:
et vanntilførselsrør (1) med diameter d omfattende et forkammer (2) med en trykkmåler (16);
et strupbart gasstilførselsrør (3) med en diameter mellom 1⁄4 d og 1⁄2 d og forsynt en trykkmåler (19);
et blandingskammer (4), med en diameter d, som er en forlengelse av vanntilførselsrøret (1) og omfatter:
en vakuumstruktur (5) som danner et undertrykk bak vakuumstrukturen (5) når vannet er i bevegelse gjennom blandingskammeret (4);
en gassmunning (6) bak vakuumstrukturen (5) hvor gassen suges inn i vannstrømmen av det nevnte undertrykket;
et etterkammer (7) forsynt med en trykkmåler (17), og etterkammeret (7) er festet til nedstrømsenden av blandingskammeret (4);
et utløpsrør (8) med diameter d, og utløpsrøret (8) er festet til nedstrømsenden av etterkammeret (7); og
en pumpe (9) forbundet til oppstrømsenden av vanntilførselsrøret (1) for å levere en regulerbar vannstrøm med riktig trykk til forkammeret (2),
k a r a k t e r i s e r t v e d at etterkammeret (7) har et større tverrsnitt enn vanntilførselsrøret (1) og etterkammeret (7) har et større tverrsnitt enn utløpsrøret (8) for å danne et lavere trykk, hvor etterkammeret (7) strekker seg en distanse av størrelsesorden 1/3 d i lengderetningen.
2. Apparatet ifølge krav 1, hvor vakuumstrukturen (5) er en innløpsplate (5) som går fra en side av vanntilførselsrøret (1) mot midten av vanntilførselsrøret (1) i en spiss vinkel β med vanntilførselsrørets (1) lengdeakse slik at det dannes et undertrykk bak innløpsplaten (5) når vannet er i bevegelse.
3. Apparatet ifølge krav 2, hvor innløpsplatens (5) vinkel β med vanntilførselsrørets (1) lengdeakse er mellom 25 og 45 grader.
4. Apparatet ifølge krav 2, karakterisert ved at innløpsplaten (5) er regulerbar i lengderetningen slik at innløpsplaten (5) kan skyves ut og inn.
5. Apparatet ifølge krav 2, karakterisert ved at gassmunningen (6) er bredere i retning vinkelrett på vanntilførselsrøret (1) slik at luften fordeles bedre langs bredden av innløpsplaten (5).
6. Apparatet ifølge krav 1, hvor tverrsnittet i etterkammeret (7) er 5 % - 50 % større enn tverrsnittet i vanntilførselsrøret (1).
7. Apparatet ifølge krav 1, hvor et sylindrisk vanntett hus (15) omhyller pumpen (9), vanntilførselsrøret (1), forkammeret (2), blandingskammeret (4), etterkammeret (7) og utløpsrøret (8), hvor en tetning (11) er tilveiebrakt mellom utløpsrøret (8) og huset (15), og et innløp med et filter (12) er tilveiebrakt oppstrøms for pumpen (9).
8. Apparatet ifølge krav 1, karakterisert ved at pumpen (9) er en væskefylt nedsenkbar pumpe.
9. Apparatet ifølge krav 8, karakterisert ved at væsken i pumpen (9) er en 50 / 50 % blanding av glyserin og vann.
10. Apparatet ifølge krav 1, karakterisert ved at en spreder (18) er montert i enden av utløpsrøret (8) for anvendelse av apparatet i åpent vann.
11. Apparatet ifølge krav 1, karakterisert ved at apparatet tilkoples et siderør (21) av en hovedvannledning (20) for behandling av vannet i siderøret (21) før det tilbakeføres til hovedvannledningen (20).
12. Fremgangsmåte for å drifte apparatet ifølge krav 1 og 2, omfattende følgende trinn:
a) å sette innløpsplaten (5) i posisjon og med full åpning på gasstilførselsrøret (3); b) å sette apparatet i ønsket dybde;
c) å starte pumpen (9) og øke effekten inntil trykkforskjellen mellom trykket i forkammeret (2) og trykket i etterkammeret (7) er mellom 0,6 Bar og 0,8 Bar; d) å avlese trykkmåleren (19) ved gasstilførselsrøret (3), å strupe gasstilførsel og/eller justere innløpsplaten (5) utover eller innover inntil undertrykket ved gassmunningen (6) er mellom 0,3 Bar og 0,5 Bar; og
e) eventuelt å justere pumpeeffekten hvis strupingen eller justeringen av innløpsplaten (5) har hatt innvirkning på trykkforskjellen mellom trykket i forkammeret (2) og trykket i etterkammeret (7).
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO20191480A NO347828B1 (no) | 2019-12-13 | 2019-12-13 | Apparat for forbedring av vannkvalitet og en fremgangsmåte for å drifte apparatet |
PCT/NO2020/050314 WO2021118367A1 (en) | 2019-12-13 | 2020-12-14 | Gas controller for controlled mixing of gas into water |
EP20898636.4A EP4072284A4 (en) | 2019-12-13 | 2020-12-14 | GAS CONTROL DEVICE FOR CONTROLLED MIXING OF GAS IN WATER |
DKPA202270348A DK202270348A1 (en) | 2019-12-13 | 2022-06-29 | Gas controller for controlled mixing of gas into water |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO20191480A NO347828B1 (no) | 2019-12-13 | 2019-12-13 | Apparat for forbedring av vannkvalitet og en fremgangsmåte for å drifte apparatet |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO20191480A1 NO20191480A1 (no) | 2021-06-14 |
NO347828B1 true NO347828B1 (no) | 2024-04-15 |
Family
ID=76330563
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO20191480A NO347828B1 (no) | 2019-12-13 | 2019-12-13 | Apparat for forbedring av vannkvalitet og en fremgangsmåte for å drifte apparatet |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP4072284A4 (no) |
DK (1) | DK202270348A1 (no) |
NO (1) | NO347828B1 (no) |
WO (1) | WO2021118367A1 (no) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018190550A1 (ko) * | 2017-04-11 | 2018-10-18 | 김천호 | 수질개선용 산소공급장치 |
JP2018176145A (ja) * | 2017-04-11 | 2018-11-15 | 日之出産業株式会社 | 微細気泡形成装置 |
WO2019036784A1 (pt) * | 2017-08-22 | 2019-02-28 | Goncalves Da Rosa Paulo | Dispositivo oxigenador de meios aquosos |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB216173A (en) * | 1923-01-22 | 1924-05-22 | Geoffrey Warner Parr | An improved method of aerating or agitating liquids |
US4226719A (en) * | 1978-07-10 | 1980-10-07 | Woltman Robert B | Treating device for large bodies of water |
US4271099A (en) * | 1979-10-01 | 1981-06-02 | Kukla Thomas S | Apparatus for thorough mixture of a liquid with a gas |
JP2554609B2 (ja) * | 1992-05-18 | 1996-11-13 | 和泉電気株式会社 | 気体溶解液製造装置 |
EP2198704B2 (en) | 2008-12-19 | 2019-08-28 | Linde AG | Fish farming process to enrich dissolved oxygen into water |
CN102125812A (zh) * | 2010-01-18 | 2011-07-20 | 厦门达合环保水暖器材有限公司 | 臭氧水制造装置 |
CN103503818A (zh) * | 2012-06-30 | 2014-01-15 | 江门市江海区坚尼士微电机厂有限公司 | 一种增氧水泵 |
WO2017052380A1 (en) | 2015-09-21 | 2017-03-30 | Nordic Clean Pumps As | Apparatus for enriching a water environment and method thereof |
-
2019
- 2019-12-13 NO NO20191480A patent/NO347828B1/no unknown
-
2020
- 2020-12-14 WO PCT/NO2020/050314 patent/WO2021118367A1/en unknown
- 2020-12-14 EP EP20898636.4A patent/EP4072284A4/en active Pending
-
2022
- 2022-06-29 DK DKPA202270348A patent/DK202270348A1/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018190550A1 (ko) * | 2017-04-11 | 2018-10-18 | 김천호 | 수질개선용 산소공급장치 |
JP2018176145A (ja) * | 2017-04-11 | 2018-11-15 | 日之出産業株式会社 | 微細気泡形成装置 |
WO2019036784A1 (pt) * | 2017-08-22 | 2019-02-28 | Goncalves Da Rosa Paulo | Dispositivo oxigenador de meios aquosos |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Experimental investigations of air and liquid injection by venturi tubes, Water and environmental journal, vol. 20, pages 114-122, 2006.01.25, Dated: 01.01.0001 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DK202270348A1 (en) | 2022-07-01 |
EP4072284A4 (en) | 2024-01-24 |
WO2021118367A1 (en) | 2021-06-17 |
EP4072284A1 (en) | 2022-10-19 |
NO20191480A1 (no) | 2021-06-14 |
WO2021118367A8 (en) | 2022-05-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5913256B2 (ja) | 液体の処理方法および処理装置 | |
US4308138A (en) | Treating means for bodies of water | |
US20150307372A1 (en) | Apparatus and method for treating ballast water | |
JP6022484B2 (ja) | バラストタンク中のバラスト水を処理するためのシステム | |
CN102770341B (zh) | 用于水处理的方法和设备 | |
JP2009297610A (ja) | バラスト水処理装置およびバラスト水処理方法 | |
GB1291991A (en) | Improvements in or relating to methods of culturing shrimp artificially | |
KR101757766B1 (ko) | 이산화탄소를 이용한 고효율 오존분해 선박평형수 처리장치 및 처리방법 | |
KR20090037231A (ko) | 산소 용해장치 | |
NO347828B1 (no) | Apparat for forbedring av vannkvalitet og en fremgangsmåte for å drifte apparatet | |
NO314625B1 (no) | Fremgangsmåte og apparat for å behandle vannsystemer | |
EP3454647B1 (en) | Aquaculture system | |
JP2006181565A (ja) | 水浄化システム及び水流発生撹拌混合機 | |
WO2012084023A1 (en) | Apparatus and method for supplying gas to a liquid within a receptacle and use of such an apparatus | |
NO20180486A1 (en) | Apparatus for enriching a water environment and method thereof | |
NO20170348A1 (no) | Anvendelse av ultralyd ved fjerning av karbondioksid fra vann i lukkede fiskeoppdrettsanlegg samt fiskeoppdrettsanlegg med slik karbondioksidfjerning | |
NO333607B1 (no) | Anordning ved et landbasert oppdrettsanlegg | |
GB742347A (en) | Method and means for aerating the water of lakes and watercourses | |
JPH0353832A (ja) | 養殖場における酸素供給方法及び装置 | |
JP2005333910A (ja) | カキ等の貝類の養殖方法 | |
KR20150085862A (ko) | 수처리용 기액혼합 장치 | |
KR102302999B1 (ko) | 조류 발생 억제 수류 장치 | |
US11660576B2 (en) | High-flow, high-pressure inline saturator system and method thereof | |
JP3083533U (ja) | 筏に設置する生簀用散気装置 | |
DK2179803T3 (en) | METHOD AND APPARATUS FOR INJECTION OF FLOCCULATORS |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
CREP | Change of representative |
Representative=s name: HAMSO PATENTBYRA AS, POSTBOKS 9, 4068 |