养殖场等的底泥消除方法

专利名称：养殖场等的底泥消除方法
技术领域：
本发明涉及养殖场等的底泥消除方法。
背景技术：
从高密度养殖成为养殖行业的基本方式的时候开始，养殖场的环境受到破坏。在养殖场的狭窄的鱼塘空间内以过密状态放进鱼，且为了快速长大而提供大量食料，而鱼吃完剩下的食料以及大量粪便将会沉淀堆积在鱼塘底部，逐渐成为底泥(通称淤泥)。
在普通水环境中由于食物连锁而具有相应的净化能力，但是由于对堆积有机物进行分解的需氧性微生物消耗大量的氧，所以流水性差的鱼塘中接近于无氧状态。如果没有氧，用于分解堆积有机物的需氧性微生物就不能活动，而进行分解代谢作用的厌氧性微生物的活动活跃，产生有害气体，损害养殖鱼，引起传染性疾病。因此，养殖业者在鱼塘中加入福尔马林进行消毒，几乎每周一次进行消毒，按年计算将在1个鱼塘中加入1吨福尔马林。虎河豚(河豚的一种)养殖盛行的熊本县每年消耗2000吨的福尔马林。由于投入这样大量的福尔马林，目前周边海的食物链功能全部失去。另外，有可怕的报告显示，从死贝闻不到腐臭味。而且，从养殖河豚中检测出高浓度的福尔马林，成为市场相关人员之间的大问题。
水产厅也不能袖手旁观，1977年接受美国FDA(食品医疗药品局)的甲醛致癌性等的报告后，发出禁止使用福尔马林的通知，但是没有得到实际效果，所以1981年、1991年再次下发通知。但是，今年1月调查熊本县县内的虎河豚养殖业者的结果，158个业者中125个业者仍使用福尔马林。
从上述状况来看，全国养殖场的环境日益恶化，且频繁发生并蔓延传染性疾病，为了解决上述严峻状况，制定了叫做“持续养殖生产确保法”的法律，于平成11年5月2日开始实施。在上述法律中规定，渔业共同团体有义务制订“关于养殖鱼场改善的计划书”并接受都道府县知事的认定。对改善工作，准备了1项作为“沿岸渔业改善资金(无利息)”的2000万日元的资金。平成13年11月现在为止的改善计划书提出件数为约120件，而渔业协会在全国有1700个团体，因此不足整个团体的10％。而且，提出的改善计划书内容是利用堆积物(垃圾等)的回收消除、底泥的疏浚或覆沙方法(也叫做多项处理，利用沙或人工沸石覆盖底泥的方法)的底质改善、底面基质的改善等渔礁和藻场的培养等，这些与根本对策相差甚远。另外，这些任何一种都是物理方法，进行大面积改善需要大量的费用，因此用微薄的改善支援基金不能解决。为此，实际上仅仅进行了试验。另外，底泥的疏浚和覆沙方法不仅需要大量费用，而且疏浚时存在需要二次处理已回收的底泥的问题，而利用覆沙方法时不能消除底泥，经过一段时间后，有害气体贯通沙往上涌，变回原来的样子。
由于产生底泥的最大问题在于氧不足，所以如果改善水底的氧几乎没有或完全没有状态(缺氧状态或无氧状态)，就会恢复自然净化能力，根本上解决问题。但是，水很深且面积也很大的水底增大溶解氧很难，因此本发明者了解到的是没有实际使用的有效技术。
底泥产生于将生活中或生产活动中使用的污水注入河川或大海超出了水系的自然净化能力、或者养殖场等中存在超过水系自然净化能力的负荷时产生。
水系净化中海藻、沙中的小动物、贝类等起很大作用，如果水底被底泥覆盖，这些生物全部死亡，丧失水系的自然净化能力。
在底泥附近充满从底泥产生的甲烷、硫化氢等有毒气体，需氧性微生物所需的氧几乎或完全不存在。其结果，厌氧性微生物就会活动，厌氧性微生物引起有机物的分解代谢，释放包括各种有机酸的使水富营养化的磷或有机态氮，产生过剩的浮游生物。成为赤潮的浮游生物“渦鞭毛藻(Cochlodiniumpolykrikoides)”具有特有的毒性，全部消灭双壳贝和鱼苗。另外，一般来说几乎不被知道的是绿潮(无氧水块)的原因也是底泥，底泥产生夺取溶解氧的水块，通过风等的影响浮在水面附近，全部消灭卷进去的鱼。如果有底泥，该绿潮就会一定产生，但是由于一般在水底，所以不知道，可是生活在水底的生物(贝类、虾、鲽等)由于受到很大影响，湾内的鱼介资源急剧减少。实际上，都市圈的湾(东京湾、大阪湾、伊势湾、有明海等)每年鱼介类的产量减少，收获场也移动到湾口。
上述底泥的处理涉及环境和健康密切相关的重要问题，但是目前仍处于没有有效对策的状态。

发明内容
本发明的目的是提供完全消除养殖场等的水底滞留的底泥的方法。
本发明通过如下1～5的发明达到了上述目的。
1、底泥消除方法，其特征在于，上述方法使用了微型空气发生装置，其由单一的微型空气发生器组成或由微型空气发生器和压缩机组成；输送设备，其将微型空气从微型空气发生装置输送到曝气装置；微型空气曝气装置，其设置在水底；底泥处理设施，其具有底泥覆盖物。
2、上述1中所述的底泥消除方法，其特征在于，微型空气曝气装置为散气管。
3、上述1中所述的底泥消除方法，其特征在于，微型空气曝气装置具有收容框，其设置在水底，用于充填成熟堆肥；空气上升式罩(air lift hood)，其最上面设置与水面上浮游的浮子或浮体连接且通过遥控操作可开闭的反洗用盖。
4、上述3所述的底泥消除方法，其特征在于，在上述浮体之外的其他浮体上放置微型空气发生装置、电源用太阳能电池板(solar panel)、以及充电装置和电池。
5、上述3或4所述的底泥消除方法，其特征在于，收容框为网制的双重圆筒状，在两个圆筒之间充填成熟堆肥的同时，使用作为底泥的覆盖物的端部设置有重锤的网。
根据本发明，通过Hi-Do设备与微型空气曝气装置或采用成熟堆肥的微型空气曝气装置的组合，可在短时间内彻底消除底泥。另外，如果设置本发明的底泥处理设施，不会再次堆积底泥。


图1是微型空气的发生机构的示意图。
图2是表示微型空气曝气时间和溶解氧量之间的关系的研究结果图。
图3是表示微型空气发生器的一实例图。
图4是组合微型空气曝气装置和Hi-Do设备的本发明一实例示意图。
图5是微型空气曝气装置的一实例示意图。
图6是表示实施例1的底泥消除水平与所需天数和累计天数之间的关系图。
图7是达到图6的各消除水平所需的天数的柱状图。
图8是表示实施例2的底泥消除水平与所需天数和累计天数之间的关系图。
图9是达到图8的各消除水平所需的天数的柱状图。
具体实施例方式
下面详细说明上述本发明。
当空气以20～30米/秒的高速度通过1500高斯以上的强磁力线中时，空气中的氧分子和单分子的水(水蒸气)的势能(potential energy)就会变高，分子运动就会加快。这样用强磁力线来提高势能的空气叫做微型空气。由于磁性体的饱和磁通密度有限，磁力线强度最大也是稀土类钕(neodymium)磁铁的强度为1万高斯左右，通过空隙得到的最大磁通密度由于构成磁路的磁阻而衰减，达到约5000高斯。微型空气发生优选的磁力线强度是2000～5000高斯。
图1表示微型空气的发生机构的示意图。
当上述微型空气在水中曝气时，运动性高的氧分子和单分子的水高速度浸透到反复忽聚忽散的水分子集团(群)中，将形成群(cluster)的缔合分子数变小的同时，挤出水中的气体，所以显著增大氧分子的溶解性(溶解氧量)。其结果，水显示如下(a)～(e)的物理性质。
(a)群变小。
(b)消除二氧化碳和游离氯气。
(c)增多溶解氧。
(d)提高浸透性和湿润性。
(e)降低粘性。
图2表示对于以20～30米/秒的高速度通过磁路长度200毫米、1500高斯的强磁力线中的微型空气，其曝气时间和溶解氧浓度之间关系的研究结果图。曝气条件是水量150升、水温26℃、曝气量40升/分钟。对图2的结果用数值来说明，如下(1)-(3)所述。
(1)开始曝气后，DO(溶解氧浓度)达到3mg/l(升)，微型空气时需要1.7分钟，而普通空气时需要4分钟。
(2)开始曝气后，作为需氧性环境所需的DO达到6mg/l，微型空气时需要5.2分钟，而普通空气时需要10.2分钟。
(3)达到饱和DO时，微型空气为9.6mg/l，而普通空气为8mg/l。
(这一点无图示)从上述结果可看出，将微型空气在水中曝气时，与将普通空气在水中曝气时相比，以2倍以上速度供给氧。
本发明者应用上述原理，开发出组合微型空气发生器和压缩机的以少的能量有效增多水中溶解氧的微型空气发生装置(以下称Hi-Do设备)。但是，水浅时，也可以不用压缩机。
图3是表示微型空气发生器的一实例。(1)是正面图，(2)是平面图，(3)是左视图，(4)是右视图，图中的数字是长度(单位毫米)。
图3的微型空气发生器的规格是微型空气发生量800升/分钟、最大可曝气水深5m、消耗电力1.5kW。结构的概要如A-P所示。水深比5m深时，与压缩机组合使用。
微型空气发生器内装有上面所述的产生微型空气的磁力处理机(通称磁化器)。磁化器的结构是在磁铁和磁铁的缝隙间(空隙)利用吹风机强制压入高压空气。本发明者反复实验结果，在磁力线的强度1500高斯以上、磁路的长度200毫米以上的条件下，将空气以20米以上速度通过时，产生上述的微型空气，通过将其吹入水中，判断溶解氧的增加率明显提高。另外，磁化器的吹风机只要是其最大吐出压力为0.003Mpa以上，其结构不用考虑，而且必须在吸引侧安装精密过滤器，以防止空隙被灰尘堵住。另外，微型空气发生器的外观和大小除了受到吹风机大小的制约外，没有特别限制。
但是，任何有效提高DO的设备，为了对养殖场等大范围均匀提高DO，使用很大的设施是必要的。因此，利用曝气产生的空气上升效果，引起水底的水流，将底泥引入曝气点，以少量曝气点来覆盖大范围。
通过图4和图5说明其概要，图示的是一例，除了基本设计之外可适当变更。图5表示微型空气曝气装置，图4表示微型空气曝气装置与Hi-Do设备的组合状态。图4的上段是表示海或湖等的水深2米以上的养殖场情况，下段是表示水深小于2米的为主的陆地养殖场情况，左边是以往养殖场的状态，右边是本发明的养殖场状态。对任何情况，用于各部分的材料有必要使用在水或海水中难以腐蚀的材料。
图4中的基本设计是Hi-Do设备、将微型空气从Hi-Do设备输送到微型空气曝气装置的输送设备、设置在水底的微型空气曝气装置。
Hi-Do设备如果没有电源的问题，可适当设置就可，在海或湖的养殖场时，将Hi-Do设备与电源用太阳能电池板、充电装置和电池等一起放置在浮体(铸模型的结构物)等上，浮在水面。
微型空气输送设备是在水深时使用橡胶制的高压软管，而水浅时使用氯乙烯制的水管等，其直径通常20～30毫米。根据需要，在曝气点可以设置扩散器(散气装置)。水浅时也可以使用橡胶材料(rubber chip)散气装置。
如图4所示，在海的情况(上段)和陆地的情况(下段)，通常改变水底设置的微型空气曝气装置的结构。在海的情况，没有例外水很深，而且盐水中承担净化功能的微生物与淡水中承担净化功能的微生物相比活性低，所以为提高微生物密度，优选设置叫做固定礁的设施，确保净化能力。
对此，在陆地的情况，一般来说水浅，难以组合很大的微型空气曝气装置，所以将释放微细气泡的橡胶材料散气管等高密度设置，由此确保充分的净化能力。由于淡水中承担净化功能的微生物的活性高，所以确保底泥附近的充分的DO，就可以没有固定礁也能具有充分的净化能力。
图5是水深时的例子，其基本设计是，设置在水底的用于填充成熟堆肥的收容框、空气上升式罩、底泥的覆盖物。
收容框是用网目10～15的不锈钢网等制作，通常是内径为700～1000毫米、外径为1000～1300毫米的双重圆筒状，在两个圆筒之间填充成熟堆肥。
空气上升式罩是用不锈钢板等制作，通常是直径为300～350毫米、高度为900～1200毫米的中空状。图中表示的是，下部为圆锥台状，上部为圆筒状，其尺寸为例如底部的直径为600毫米、圆筒部的直径为300毫米、圆锥台状部的高度为600毫米、圆筒状部的高度为300毫米。空气上升式罩的最上部设置与水面浮游的浮子或浮体连接的，通过遥控操作可开闭的反洗用盖。连接时使用金属线(wire)比较简便。上述反洗用盖通常是打开的，当填充在框体的成熟堆肥产生堵塞时关闭，使框体内侧空间充满微型空气，从框体内侧向外侧排气，由此洗涤堵住部分。另外，收容框和空气上升式罩是通常一体制作。
底泥的覆盖物使用网眼5～6的乙烯网等，其端部安装重锤，使底泥不会飞散。
微型空气曝气装置是每100平方米设置1台左右就可以。微型空气曝气装置1台所需的微型空气是200～300升/分钟。
曝气点优选设定在底泥的最下部。通过用成熟堆肥的收容框围绕曝气点，使成熟堆肥成为具有自然净化功能的微生物的固定礁，上述固定礁起到分解净化已引入的底泥的生物过滤膜的作用，短时间内消除堆积的底泥。实施例下面通过实施例进一步具体说明本发明，但是本发明并不限定在这些实施例。
实施例1(海的例子)对于水深15米、对象面积100平方米的海的养殖场，设置具有大概图4的右上段所示的结构的下述规格的净化设施1台。但是，对于净化设施的微型空气曝气装置的部分，其结构为图5所示。底泥的深度是约150厘米。
*微型空气风量---200升/分钟*压缩机---1.5kW(吐出压力0.15Mpa，风量200升)
*微型空气送风管---直径12毫米、长度20米的高压橡胶软管*引擎发电机---2kW、净化初期的1～2个月*太阳能电池组件---京セラ制PV6R162(最大发电量0.9kW)*电池及充电设备---升压用换流器(inverter)(1kW用)*铸模的大小---25平方米(5米×5米)*曝气用扩散器---Φ300、2台*微生物固定礁用收容框---网眼12的不锈钢网、外径1000毫米、内径700毫米的双重圆筒*空气上升式罩---圆锥台部的底部直径600毫米、高度600毫米、圆筒部的直径300毫米、高度300毫米*底泥飞散防止网---网眼5、大小15米×15米、重锤8个根据底泥的状况，在堆积一米以上时，开始净化后1～2个月期间，将引擎发电机放置在铸模上，连续运转净化设备，进行一定程度的净化后，改为太阳能电池系统，间歇运转。因此，本实施例中也采用上述方式实施。太阳能电池系统为了控制初期投资，只是最大必要能力的60％左右即可，根据电池的充电状况运转。
其结果示于图6、图7。图6表示底泥的消除水平(单位10厘米)、达到各消除水平所需的天数以及达到各消除水平所需的累计天数，图7是达到各消除水平所需的天数的柱状图。
从图中看出，从运转开始到消除水平4(消除40厘米的阶段)为止，利用空气上升效果吸引底泥并压缩，迅速消除，但是从消除水平5到消除水平10为止需要一定的消除时间。另外，达到消除水平7为止是固定礁内的微生物密度持续变高的阶段，所以消除速度比较慢，超过消除水平7时，由于微生物密度充分提高，所以消除速度逐渐变快。达到消除水平15(也就是150厘米的底泥完全消除的阶段)所需的累计天数是73天。
实施例2(陆地的例子)对于水深2米、对象面积100平方米的陆地的养殖场，设置具有大概图4的右下段所示的结构的下述规格的净化设施1台。底泥的深度是约100厘米。
*微型空气风量---300升/分钟*吹风机---涡漩式(scroll)(吐出压力，最大0.05Mpa)*微型空气送风管---25A氯乙烯制水管*散气管---橡胶材料散气管、内径18毫米、长度10米，以2米间隔设置，连续设置5根(10米×5＝50米)*底泥飞散防止网---网眼5、大小15米×15米、重锤8个运转的结果示于图8、图9，图的内容与图6、图7的情况相同。
从图中可看出，与海的情况相比，淡水中承担净化功能的微生物只要具有充分的溶解氧就可发挥非常强的净化能力，所以从最初可发挥最大净化能力，到最后为止几乎相同速度进行底泥的消除。因此，不需要实施例1的空气上升来吸引并压缩底泥的操作，将100厘米的底泥以累计天数30天可消除。
权利要求
1.一种底泥消除方法，其特征在于，所述方法使用微型空气发生装置，其由单一的微型空气发生器组成或由微型空气发生器和压缩机组成；输送设备，其将微型空气从微型空气发生装置输送到曝气装置；微型空气曝气装置，其设置在水底；底泥处理设施，其具有底泥覆盖物。
2.如权利要求1所述的底泥消除方法，其特征在于，微型空气曝气装置为散气管。
3.如权利要求1中所述的底泥消除方法，其特征在于，微型空气曝气装置具有收容框，其设置在水底，用于充填成熟堆肥；空气上升式罩，其最上面设置与水面上浮游的浮子或浮体连接且通过遥控操作可开闭的反洗用盖。
4.如权利要求3所述的底泥消除方法，其特征在于，在所述浮体之外的其他浮体上放置微型空气发生装置、电源用太阳能电池板、以及充电装置和电池。
5.如权利要求3或4所述的底泥消除方法，其特征在于，收容框为网制的双重圆筒状，在两个圆筒之间充填成熟堆肥的同时，使用在作为底泥的覆盖物的端部设置有重锤的网。
全文摘要
本发明提供完全消除养殖场等的水底滞留的底泥的方法。(1)上述底泥消除方法使用了微型空气发生装置，其由单一的微型空气发生器组成或由微型空气发生器和压缩机组成；输送设备，其将微型空气从微型空气发生装置输送到曝气装置；微型空气曝气装置，其设置在水底；底泥处理设施，其具有底泥覆盖物。(2)上述(1)中所述的底泥消除方法，其中微型空气曝气装置为散气管。(3)上述(1)中所述的底泥消除方法，其中微型空气曝气装置具有收容框，其设置在水底，用于充填成熟堆肥；空气上升式罩，其最上面设置与水面上浮游的浮子或浮体连接且通过遥控操作可开闭的反洗用盖。(4)上述(3)所述的底泥消除方法，在上述浮体之外的其他浮体上放置微型空气发生装置、电源用太阳能电池板、以及充电装置和电池。
文档编号C02F1/74GK1898165SQ20048003530
公开日2007年1月17日 申请日期2004年6月11日 优先权日2003年11月27日
发明者市山干雄 申请人:日本博科贸易株式会社, 株式会社法