TWI441784B - Water circulation device - Google Patents

Description

水循環裝置

本發明是有關於水循環裝置，特別是指一種結構簡易可靠、潔淨效果佳且可提昇溶氧量、具節能功效的水循環裝置。

在水族養殖(尤其是大型水產養殖)的環境中，由於各種飼料的使用，會使養殖水產生化學變化而具有亞硝酸及氨氣等成份，形成養殖水的污染；同時，被養殖的水中生物亦會消耗養殖水的氧氣，因此，對於水族養殖而言，水質淨化及水中溶氧量供應與維持，乃為一重要的課題。

傳統應用於水循環的淨化過濾系統，多係採用橫向溢流方式，將過濾棉及陶瓷過濾材料分別設置於不同的過濾空間中，使水流充滿第一過濾空間後即溢流至第二過濾空間，以此類推，藉以達到層層過濾的水質淨化效果；然而，在上述各溢流過程中，不但會造成時間消耗，且於末端也需要以加壓馬達提供額外空(氧)氣，方能增加水中溶氧量，如此一來，亦增加了能源的耗費及設備裝置成本；同時，過濾棉等各種耗材的使用，更增加了使用上的負擔，較不符合經濟效益。

有關於各種習用曝氣裝置，則有許多國內外專利文獻公開了各種不同結構與實施態樣，例如：中華民國專利公告第M397386號「調 節閥及曝氣管裝置」、中華民國專利公告第193651號「連續批次曝氣淨化之廢水處理」、中國專利第CN101172700號「間歇式雙向流曝氣生物濾池及其污水處理方法」、中國專利第CN1689985號「曝氣生物濾池及曝氣濾頭的排列方法」、中國專利第CN1827537號「無堵塞曝氣生物濾池」、中國專利第CN1911832號「虹吸式全自動運行曝氣生物濾池」、中國專利第CN2595797號「曝氣生物濾池專用長柄濾頭」及中國專利第CN2438709號「上向流曝氣生物濾池」等，其皆揭露了各種具曝氣功能的不同實體機構，此種曝氣的實體裝置無論其結構複雜或簡易，皆或多或少的增加了設備投資成本及後續維護保養費用。

有鑑於習見水過濾及淨化裝置於實際應用時有上述缺點，發明人乃針對該些缺點研究改進之道，終於有本發明產生。

本發明之主要目的在於提供一種水循環裝置，其係利用污水流動過程中產生物理作用而可分離水中雜質，並同時與空氣充份混合，藉以達到極佳的淨水效果及具有較高的溶氧量，且其完全無需利用任何機械手段，因此不會有機械故障的可能，整體結構簡易且具可靠性。

本發明之另一目的在於提供一種水循環裝置，其於分離水中雜質及曝氣的過程中完全無需另以泵加壓空氣，可有效節省能源耗費，兼具環保及經濟效益。

本發明為達成上述目的及功效，其所採行的技術手段包括：一直立之擴散件，上端具有一進水嘴以及至少一能供外部空氣流入的進氣口，下端具有一導出管；一泵，係以一進水管連通於該擴散件之進水嘴， 以將預設養殖之水源中的污水導入擴散件，該污水由進水嘴噴入該擴散件內部後產生疊水及細微化擴散效果，以與進氣口流入的空氣充份混合，使污水中的油脂、蛋白質等雜質分離形成漂浮於水面上的氣泡，該含有氣泡的水由該導出管流出；一直立之水氣泡分流管，中段設有一銜接於該導出管的水氣泡導入口，另有一向上延伸的氣泡導出口，以及一向下延伸的淨水導出口，該導出管中含有氣泡的水由水氣泡導入口進入水氣泡分流管內，該不破滅的氣泡將因浮力作用而往上堆疊，並經由氣泡導出口流出，而與氣泡分離的水，則由於重量較重，而向下由該淨水導出口流出；一液氣分離管，上端具有一銜接於該氣泡導出口的液氣導入口，以供導入該水氣泡分流管流出的氣泡、一向下延伸的污水導出口，及一中段之空氣導出口，該液氣導入口係供導入該水氣泡分流管流出之氣泡，該氣泡於液氣分離管落下的過程中會產生衝擊及擠壓而破裂，以形成含有高濃度雜質的污水及空氣，該污水直接向下由污水導出口向外排出，同時，大量的氣泡破裂所產生的空氣亦能由該空氣導出口單向流出。

依上述結構，其中該擴散件係為一直立的管狀體，該進水嘴係設置於該擴散件的頂端，且該進氣口係設置於該進水嘴旁側，而該導出管係設置於擴散件底部。

依上述結構，其中該擴散件中段橫設有至少一具密集通孔的衝擊件。

依上述結構，其中該衝擊件的通孔係呈蜂巢狀密集排列。

依上述結構，其中該進水嘴中段橫設一輔助進氣口，該輔助進氣口能另行將外部的空氣導入流通於該進水嘴內的污水中。

依上述結構，其中該液氣分離管的空氣導出口依序向外設有一水平段及一向上延伸的上昇段，且於該水平段及上昇段之間另設有一向下延伸的二次污水引流管。

依上述結構，其中該液氣分離管的污水導出口係銜接一污水引流管，且該二次污水引流管係連通於該污水引流管。

依上述結構，其中該空氣導出口係銜接於一出氣管的一端，且該出氣管的另一端設有一外徑漸縮的出氣口。

至於本發明之詳細構造、應用原理、作用與功效，則參照下列依附圖所作之說明即可得到完全的瞭解：

1、10‧‧‧擴散件

11‧‧‧進水嘴

111、101‧‧‧進水管

112‧‧‧輔助進氣口

12、102‧‧‧進氣口

13‧‧‧衝擊件

14、103‧‧‧導出管

2‧‧‧水氣泡分流管

21‧‧‧水氣泡導入口

22‧‧‧淨水導出口

221‧‧‧出水管

23‧‧‧氣泡導出口

231‧‧‧氣泡導管

3、30‧‧‧液氣分離管

31、301‧‧‧液氣導入口

32、302‧‧‧污水導出口

321‧‧‧污水引流管

33、303‧‧‧空氣導出口

331‧‧‧水平段

332‧‧‧上昇段

34‧‧‧二次污水引流管

35‧‧‧出氣管

351‧‧‧出氣口

4‧‧‧水源

41‧‧‧泵

第1圖係本發明的第一實施例平面結構圖。

第2圖係本發明的第二實施例平面結構圖。

請參第1圖所示，可知本發明第一實施例的結構主要包括：擴散件10、水氣泡分流管2及液氣分離管30等部份，其中擴散件10可為一直立的管狀體，其頂端可經由一進水管101連通一設置於水源4(可為水產養殖池或水箱)中的泵41，且擴散件10頂端於進水管101端部旁側設有至少一進氣口102，另於擴散件10底部銜接一導出管103(該導出管103的內徑小於擴散件10的內徑，且以該導出管103的內徑：擴散件10的內徑=2.5：5為較佳)。

水氣泡分流管2於中段設有一銜接於該導出管103的水 氣泡導入口21，另有一向上延伸的氣泡導出口23及一向下延伸的淨水導出口22(該水氣泡導入口21、氣泡導出口23及淨水導出口22的內徑皆以相同於擴散件10的內徑為較佳)，該淨水導出口22則係經由一出水管221(內徑相同於該淨水導出口22)延伸至該水源4上方，且利用該出水管221的出水口保持位於水氣泡分流管2上方，可形成一位於氣泡導出口23上方的水位線。

液氣分離管30具有一液氣導入口301、一向下延伸的污水導出口302及一向上延伸的空氣導出口303(該液氣導入口301、污水導出口302及空氣導出口303的內徑皆相同且小於擴散件10的內徑，並以該液氣導入口301、污水導出口302及空氣導出口303的共同內徑：擴散件10的內徑=2.5：5為較佳)，該液氣導入口301可經由一氣泡導管231銜接於該氣泡導出口23(該氣泡導管231的內徑相同於該氣泡導出口23)，該污水導出口302以一污水引流管321對外連通，該空氣導出口303係銜接於一出氣管35的一端且該出氣管35的另一端設有一外徑漸縮的出氣口351(該出氣口351的內徑小於空氣導出口303的內徑，且以該出氣口351的內徑：空氣導出口303的內徑=1：2.5為較佳)，且該出氣管35遠離出氣口351一端的內徑相同於該空氣導出口303。

使用時，泵41抽取水源4(可為水產養殖池)中的污水(受飼料及水產排洩物污染的水)經由內徑較小的進水管101進入擴散件10內部管徑較大的空間內，可產生細微化擴散與疊水現象，外部的空氣可因疊水現象而由進氣口102吸入擴散件10內，以與污水進行充份 地混合與衝擊，使該污水中的雜質(油脂或蛋白質)可分離形成漂浮於水面上的氣泡，且該氣泡因表面張力作用而不會立即破滅，可由污水的水流帶往該導出管103。

在實際應用時，該導出管103至水氣泡導入口21之間可形成一直角彎折，以利於水流過程中產生切斷面，進而增加水與氣泡的混合效率。

當該導出管103內含氣泡的污水由內徑較小的水氣泡導入口21流入內徑較大的水氣泡分流管2內，會使水流速度減緩，使氣泡與水有足夠的時間相分離，且利用空氣較輕的物理現象，可使不破滅的氣泡因浮力作用而往上堆疊，並經由氣泡導管231前推到液氣導入口301；而經過上述與氣泡分離後(較潔淨)的水，則由於重量較重，自然可向下由該淨水導出口22經出水管221流入水源4內，藉由該水流於擴散件10內疊水過程中與空氣充份混合，配合將含有雜質的氣泡分離的過程，以形成一具有含氧淨化效果的循環水流。

而該氣泡由內徑較大的氣泡導管231通過液氣導入口301流入內徑較小的液氣分離管30內，此時各氣泡於下墜過程中會相互衝擊、擠壓而破裂，會形成含有高濃度雜質的污水及空氣，該重量較重的污水可直接向下由污水導出口302通過污水引流管321向外排出；同時，氣泡破裂所產生的較輕的空氣則可經液氣分離管30內部壓力作用，而由該空氣導出口303單向導入出氣管35，並利用該大量流動的空氣可產生一定的氣壓，配合出氣管35漸縮的出氣口351更可有效提昇該氣流的壓力，以形成可供利用的高壓空氣。

請參第2圖所示，可知本發明第二實施例的結構主要包括 ：一擴散件1、一液氣分離管3以及與前述第一實施例相同的水氣泡分流管2等部份；其中擴散件1可為一直立的管狀體，其頂端設有一進水嘴11(該進水嘴11的內徑小於擴散件1的內徑，且以進水嘴11的內徑：擴散件1的內徑=3：5為較佳)，該進水嘴11係經由一進水管111(該進水嘴11的內徑大於進水管111的內徑，且以進水嘴11的內徑：進水管111的內徑=3：1.5為較佳)連通一設置於水源4中的泵41，且於該進水嘴11中段橫設有一輔助進氣口112(該進水嘴11的內徑大於輔助進氣口112的內徑，且以該進水嘴11的內徑：輔助進氣口112的內徑=3：0.5為較佳)，該擴散件1頂端於進水嘴11旁側設有至少一進氣口12，於擴散件1中段橫設有至少一具密集(可呈蜂巢狀密集排列)通孔的衝擊件13，另於擴散件1底部銜接一導出管14(該導出管14的內徑小於擴散件1的內徑，且以該導出管14的內徑：擴散件1的內徑=2.5：5為較佳)。

水氣泡分流管2於中段設有一銜接於該導出管14的水氣泡導入口21，另有一向上延伸的氣泡導出口23及一向下延伸的淨水導出口22(該水氣泡導入口21、氣泡導出口23及淨水導出口22的內徑皆以相同於擴散件1的內徑為較佳)，且該淨水導出口22係經由一出水管221(內徑相同於該淨水導出口22)延伸至該水源4上方，且利用該出水管221的出水口保持位於水氣泡分流管2上方，可形成一位於氣泡導出口23上方的水位線。

液氣分離管3具有一液氣導入口31、一向下延伸的污水導出口32及一向上延伸的空氣導出口33(該液氣導入口31、污水導 出口32及空氣導出口33的內徑皆相同且小於擴散件1的內徑，並以該液氣導入口31、污水導出口32及空氣導出口33的共同內徑：擴散件1的內徑=2.5：5為較佳)，該液氣導入口31經由一氣泡導管231銜接於氣泡導出口23，該污水導出口32以一污水引流管321對外連通，該空氣導出口33係由依序向外延伸的一水平段331及一向上延伸的上昇段332所組成，於該水平段331及上昇段332之間另設有一向下延伸的二次污水引流管34，該二次污水引流管34係連通於該污水引流管321，該上昇段332係銜接於一出氣管35的一端，且該出氣管35的另一端設有一外徑漸縮的出氣口351(該出氣口351的內徑：空氣導出口33的內徑=1：2.5為較佳)，且該出氣管35遠離出氣口351一端的內徑係相同於該空氣導出口33。

使用時，泵41抽取水源4(可為水產養殖池)中的污水(受飼料及水產排洩物污染的水)經由進水管111通過進水嘴11的過程中，該輔助進氣口112可將外部的空氣導入該流通於進水嘴11內的污水中，使該污水與空氣進行第一次混合；然後，該污水由內徑較小的進水嘴11進入該擴散件1內部管徑較大的空間內，可產生細微化擴散與疊水現象，外部的空氣可因疊水現象而由進氣口12吸入擴散件1內，以與污水進行第二次混合；最後，該污水於擴散件1內下落的過程中，會衝撞該衝擊件13並穿過各通孔，使該污水與空氣進行第三次混合，藉由上述多重與空氣充份混合的過程，可使該污水中的雜質(油脂或蛋白質)分離形成漂浮於水面上的氣泡，且該氣泡因表面張力作用而不會立即破滅，可由污水的水流帶往該導出管14。

當該導出管14內含氣泡的污水由內徑較小的水氣泡導入口21流入內徑較大的水氣泡分流管2內，會使水流速度減緩，使氣泡與水有足夠的時間相分離，且利用空氣較輕的物理現象，可使不破滅的氣泡將因浮力作用而往上堆疊，並經由氣泡導管231前推到液氣導入口31；而經過上述與氣泡分離後(較潔淨)的水，則由於重量較重，自然可向下由該淨水導出口22經出水管221流入水源4內，藉以形成一具有溶氧淨化效果的循環水流。

而該氣泡由內徑較大的氣泡導管231通過液氣導入口31流入內徑較小的液氣分離管3內，此時各氣泡於下墜過程中會相互衝擊、擠壓而破裂，會形成含有高濃度雜質的污水及空氣，該重量較重的污水可直接向下由污水導出口32通過污水引流管321向外排出；同時，氣泡破裂所產生的較輕的空氣則於該空氣導出口33的水平段331流向上昇段332的過程中產生另一次瀝水效果，以使該混合於空氣中的小水珠或非預期飛濺入的污水皆可由二次污水引流管34導回該污水引流管321向外排出，以使該不含水份的空氣可單向導入出氣管35，利用該大量流動的空氣可產生一定的氣壓，配合該出氣管35漸縮的出氣口351更可有效提昇該氣流的壓力，以形成可供利用的高壓空氣。

本發明藉由上述結構，可達到下列功效上的增進：

1.在水循環過程中，其除污淨化流量即為原水流量，使其除污淨化能力遠超過其他相同效果不同原理之除蛋白裝置外；且其無需額外的能源供給即可進行曝氣運作，因而具節能特性。

2.水流於擴散件1內下墜與衝擊過程中帶入大量空氣，可產生溶氧極高的供水，並使其內部管路中產生壓力，以取代原供給之空氣泵，進而達到節能效果。

3.整體水循環過程中完全沒有機械結構與活動，不易故障、無需維修且經久耐用，由上所述可知，本發明的水循環裝置確實具有結構簡易可靠、淨水效果佳、具節能效益且可提昇含氧量的功效，確已具有產業上的利用性、新穎性及進步性。

惟以上所述者，僅為本發明的一較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施的範圍。即凡依本發明申請專利範圍所作的均等變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。

1‧‧‧擴散件

11‧‧‧進水嘴

111‧‧‧進水管

112‧‧‧輔助進氣口

12‧‧‧進氣口

13‧‧‧衝擊件

14‧‧‧導出管

2‧‧‧水氣泡分流管

21‧‧‧水氣泡導入口

22‧‧‧淨水導出口

221‧‧‧出水管

23‧‧‧氣泡導出口

231‧‧‧氣泡導管

3‧‧‧液氣分離管

31‧‧‧液氣導入口

32‧‧‧污水導出口

321‧‧‧污水引流管

33‧‧‧空氣導出口

331‧‧‧水平段

332‧‧‧上昇段

34‧‧‧二次污水引流管

35‧‧‧出氣管

351‧‧‧出氣口

4‧‧‧水源

41‧‧‧泵

Claims (8)

1. 一種水循環裝置，其至少包括：一直立之擴散件，上端具有一進水嘴以及至少一能供外部空氣流入的進氣口，下端具有一內徑小於擴散件之導出管；一泵，係以一進水管連通於該擴散件之進水嘴，以將預設養殖之水源中的污水導入擴散件，該污水由進水嘴噴入該擴散件內部後產生疊水及細微化擴散效果，以與進氣口流入的空氣充份混合，使污水中的油脂、蛋白質等雜質分離形成漂浮於水面上的氣泡，該含有氣泡的水由該導出管流出；一直立之水氣泡分流管，內徑等於擴散件，於水氣泡分流管中段設有一銜接於該導出管的水氣泡導入口，另有一向上延伸的氣泡導出口，以及一向下延伸的淨水導出口，由於水氣泡分流管的內徑大於該導出管，因此通過該導出管中含有氣泡的水流入水氣泡分流管內會使水流速度減緩，使該不破滅的氣泡有時間因浮力作用而往上堆疊，並經由氣泡導出口流出，而與氣泡分離的水，則由於重量較重，而向下由該淨水導出口流出；一內徑小於水氣泡分流管之液氣分離管，上端具有一銜接於該氣泡導出口的液氣導入口，以供導入該水氣泡分流管流出的氣泡、一向下延伸的污水導出口，及一中段之空氣導出口，由於液氣分離管之內徑小於該水氣泡分流管之內徑，致使該氣泡於液氣分離管落下的過程中會產生衝擊及擠壓而破裂，以形成含有高濃度雜質的污水及空氣，該污水直接向下由污水導出口向外排出，同時，大量的氣泡破裂所產生的空氣亦能由該空氣導出口單向流出。
2. 如申請專利範圍第1項所述之水循環裝置，其中該擴散件係為一直 立的管狀體，該進水嘴係設置於該擴散件的頂端，且該進氣口係設置於該進水嘴旁側，而該導出管係設置於擴散件底部。
3. 如申請專利範圍第2項所述之水循環裝置，其中該擴散件中段橫設有至少一具密集通孔的衝擊件。
4. 如申請專利範圍第3項所述之水循環裝置，其中該衝擊件的通孔係呈蜂巢狀密集排列。
5. 如申請專利範圍第1項所述之水循環裝置，其中該進水嘴中段橫設一輔助進氣口，該輔助進氣口能另行將外部的空氣導入流通於該進水嘴內的污水中。
6. 如申請專利範圍第1項所述之水循環裝置，其中該液氣分離管的空氣導出口依序向外設有一水平段及一向上延伸的上昇段，且於該水平段及上昇段之間另設有一向下延伸的二次污水引流管。
7. 如申請專利範圍第6項所述之水循環裝置，其中該液氣分離管的污水導出口係銜接一污水引流管，且該二次污水引流管係連通於該污水引流管。
8. 如申請專利範圍第1項所述之水循環裝置，其中該空氣導出口係銜接於一出氣管的一端，且該出氣管的另一端設有一外徑漸縮的出氣口。