專利名稱：養殖場等的底泥消除方法
技術領域：
本發明涉及養殖場等的底泥消除方法。
背景技術：
從高密度養殖成為養殖行業的基本方式的時候開始，養殖場的環境受到破壞。在養殖場的狹窄的魚塘空間內以過密狀態放進魚，且為了快速長大而提供大量食料，而魚吃完剩下的食料以及大量糞便將會沉淀堆積在魚塘底部，逐漸成為底泥(通稱淤泥)。
在普通水環境中由于食物連鎖而具有相應的凈化能力，但是由于對堆積有機物進行分解的需氧性微生物消耗大量的氧，所以流水性差的魚塘中接近于無氧狀態。如果沒有氧，用于分解堆積有機物的需氧性微生物就不能活動，而進行分解代謝作用的厭氧性微生物的活動活躍，產生有害氣體，損害養殖魚，引起傳染性疾病。因此，養殖業者在魚塘中加入福爾馬林進行消毒，幾乎每周一次進行消毒，按年計算將在1個魚塘中加入1噸福爾馬林。虎河豚(河豚的一種)養殖盛行的熊本縣每年消耗2000噸的福爾馬林。由于投入這樣大量的福爾馬林，目前周邊海的食物鏈功能全部失去。另外，有可怕的報告顯示，從死貝聞不到腐臭味。而且，從養殖河豚中檢測出高濃度的福爾馬林，成為市場相關人員之間的大問題。
水產廳也不能袖手旁觀，1977年接受美國FDA(食品醫療藥品局)的甲醛致癌性等的報告后，發出禁止使用福爾馬林的通知，但是沒有得到實際效果，所以1981年、1991年再次下發通知。但是，今年1月調查熊本縣縣內的虎河豚養殖業者的結果，158個業者中125個業者仍使用福爾馬林。
從上述狀況來看，全國養殖場的環境日益惡化，且頻繁發生并蔓延傳染性疾病，為了解決上述嚴峻狀況，制定了叫做“持續養殖生產確保法”的法律，于平成11年5月2日開始實施。在上述法律中規定，漁業共同團體有義務制訂“關于養殖魚場改善的計劃書”并接受都道府縣知事的認定。對改善工作，準備了1項作為“沿岸漁業改善資金(無利息)”的2000萬日元的資金。平成13年11月現在為止的改善計劃書提出件數為約120件，而漁業協會在全國有1700個團體，因此不足整個團體的10％。而且，提出的改善計劃書內容是利用堆積物(垃圾等)的回收消除、底泥的疏浚或覆沙方法(也叫做多項處理，利用沙或人工沸石覆蓋底泥的方法)的底質改善、底面基質的改善等漁礁和藻場的培養等，這些與根本對策相差甚遠。另外，這些任何一種都是物理方法，進行大面積改善需要大量的費用，因此用微薄的改善支援基金不能解決。為此，實際上僅僅進行了試驗。另外，底泥的疏浚和覆沙方法不僅需要大量費用，而且疏浚時存在需要二次處理已回收的底泥的問題，而利用覆沙方法時不能消除底泥，經過一段時間后，有害氣體貫通沙往上涌，變回原來的樣子。
由于產生底泥的最大問題在于氧不足，所以如果改善水底的氧幾乎沒有或完全沒有狀態(缺氧狀態或無氧狀態)，就會恢復自然凈化能力，根本上解決問題。但是，水很深且面積也很大的水底增大溶解氧很難，因此本發明者了解到的是沒有實際使用的有效技術。
底泥產生于將生活中或生產活動中使用的污水注入河川或大海超出了水系的自然凈化能力、或者養殖場等中存在超過水系自然凈化能力的負荷時產生。
水系凈化中海藻、沙中的小動物、貝類等起很大作用，如果水底被底泥覆蓋，這些生物全部死亡，喪失水系的自然凈化能力。
在底泥附近充滿從底泥產生的甲烷、硫化氫等有毒氣體，需氧性微生物所需的氧幾乎或完全不存在。其結果，厭氧性微生物就會活動，厭氧性微生物引起有機物的分解代謝，釋放包括各種有機酸的使水富營養化的磷或有機態氮，產生過剩的浮游生物。成為赤潮的浮游生物“渦鞭毛藻(Cochlodiniumpolykrikoides)”具有特有的毒性，全部消滅雙殼貝和魚苗。另外，一般來說幾乎不被知道的是綠潮(無氧水塊)的原因也是底泥，底泥產生奪取溶解氧的水塊，通過風等的影響浮在水面附近，全部消滅卷進去的魚。如果有底泥，該綠潮就會一定產生，但是由于一般在水底，所以不知道，可是生活在水底的生物(貝類、蝦、鰈等)由于受到很大影響，灣內的魚介資源急劇減少。實際上，都市圈的灣(東京灣、大阪灣、伊勢灣、有明海等)每年魚介類的產量減少，收獲場也移動到灣口。
上述底泥的處理涉及環境和健康密切相關的重要問題，但是目前仍處于沒有有效對策的狀態。
發明內容
本發明的目的是提供完全消除養殖場等的水底滯留的底泥的方法。
本發明通過如下1～5的發明達到了上述目的。
1、底泥消除方法，其特征在于，上述方法使用了微型空氣發生裝置，其由單一的微型空氣發生器組成或由微型空氣發生器和壓縮機組成；輸送設備，其將微型空氣從微型空氣發生裝置輸送到曝氣裝置；微型空氣曝氣裝置，其設置在水底；底泥處理設施，其具有底泥覆蓋物。
2、上述1中所述的底泥消除方法，其特征在于，微型空氣曝氣裝置為散氣管。
3、上述1中所述的底泥消除方法，其特征在于，微型空氣曝氣裝置具有收容框，其設置在水底，用于充填成熟堆肥；空氣上升式罩(air lift hood)，其最上面設置與水面上浮游的浮子或浮體連接且通過遙控操作可開閉的反洗用蓋。
4、上述3所述的底泥消除方法，其特征在于，在上述浮體之外的其他浮體上放置微型空氣發生裝置、電源用太陽能電池板(solar panel)、以及充電裝置和電池。
5、上述3或4所述的底泥消除方法，其特征在于，收容框為網制的雙重圓筒狀，在兩個圓筒之間充填成熟堆肥的同時，使用作為底泥的覆蓋物的端部設置有重錘的網。
根據本發明，通過Hi-Do設備與微型空氣曝氣裝置或采用成熟堆肥的微型空氣曝氣裝置的組合，可在短時間內徹底消除底泥。另外，如果設置本發明的底泥處理設施，不會再次堆積底泥。
圖1是微型空氣的發生機構的示意圖。
圖2是表示微型空氣曝氣時間和溶解氧量之間的關系的研究結果圖。
圖3是表示微型空氣發生器的一實例圖。
圖4是組合微型空氣曝氣裝置和Hi-Do設備的本發明一實例示意圖。
圖5是微型空氣曝氣裝置的一實例示意圖。
圖6是表示實施例1的底泥消除水平與所需天數和累計天數之間的關系圖。
圖7是達到圖6的各消除水平所需的天數的柱狀圖。
圖8是表示實施例2的底泥消除水平與所需天數和累計天數之間的關系圖。
圖9是達到圖8的各消除水平所需的天數的柱狀圖。
具體實施例方式
下面詳細說明上述本發明。
當空氣以20～30米/秒的高速度通過1500高斯以上的強磁力線中時，空氣中的氧分子和單分子的水(水蒸氣)的勢能(potential energy)就會變高，分子運動就會加快。這樣用強磁力線來提高勢能的空氣叫做微型空氣。由于磁性體的飽和磁通密度有限，磁力線強度最大也是稀土類釹(neodymium)磁鐵的強度為1萬高斯左右，通過空隙得到的最大磁通密度由于構成磁路的磁阻而衰減，達到約5000高斯。微型空氣發生優選的磁力線強度是2000～5000高斯。
圖1表示微型空氣的發生機構的示意圖。
當上述微型空氣在水中曝氣時，運動性高的氧分子和單分子的水高速度浸透到反復忽聚忽散的水分子集團(群)中，將形成群(cluster)的締合分子數變小的同時，擠出水中的氣體，所以顯著增大氧分子的溶解性(溶解氧量)。其結果，水顯示如下(a)～(e)的物理性質。
(a)群變小。
(b)消除二氧化碳和游離氯氣。
(c)增多溶解氧。
(d)提高浸透性和濕潤性。
(e)降低粘性。
圖2表示對于以20～30米/秒的高速度通過磁路長度200毫米、1500高斯的強磁力線中的微型空氣，其曝氣時間和溶解氧濃度之間關系的研究結果圖。曝氣條件是水量150升、水溫26℃、曝氣量40升/分鐘。對圖2的結果用數值來說明，如下(1)-(3)所述。
(1)開始曝氣后，DO(溶解氧濃度)達到3mg/l(升)，微型空氣時需要1.7分鐘，而普通空氣時需要4分鐘。
(2)開始曝氣后，作為需氧性環境所需的DO達到6mg/l，微型空氣時需要5.2分鐘，而普通空氣時需要10.2分鐘。
(3)達到飽和DO時，微型空氣為9.6mg/l，而普通空氣為8mg/l。
(這一點無圖示)從上述結果可看出，將微型空氣在水中曝氣時，與將普通空氣在水中曝氣時相比，以2倍以上速度供給氧。
本發明者應用上述原理，開發出組合微型空氣發生器和壓縮機的以少的能量有效增多水中溶解氧的微型空氣發生裝置(以下稱Hi-Do設備)。但是，水淺時，也可以不用壓縮機。
圖3是表示微型空氣發生器的一實例。(1)是正面圖，(2)是平面圖，(3)是左視圖，(4)是右視圖，圖中的數字是長度(單位毫米)。
圖3的微型空氣發生器的規格是微型空氣發生量800升/分鐘、最大可曝氣水深5m、消耗電力1.5kW。結構的概要如A-P所示。水深比5m深時，與壓縮機組合使用。
微型空氣發生器內裝有上面所述的產生微型空氣的磁力處理機(通稱磁化器)。磁化器的結構是在磁鐵和磁鐵的縫隙間(空隙)利用吹風機強制壓入高壓空氣。本發明者反復實驗結果，在磁力線的強度1500高斯以上、磁路的長度200毫米以上的條件下，將空氣以20米以上速度通過時，產生上述的微型空氣，通過將其吹入水中，判斷溶解氧的增加率明顯提高。另外，磁化器的吹風機只要是其最大吐出壓力為0.003Mpa以上，其結構不用考慮，而且必須在吸引側安裝精密過濾器，以防止空隙被灰塵堵住。另外，微型空氣發生器的外觀和大小除了受到吹風機大小的制約外，沒有特別限制。
但是，任何有效提高DO的設備，為了對養殖場等大范圍均勻提高DO，使用很大的設施是必要的。因此，利用曝氣產生的空氣上升效果，引起水底的水流，將底泥引入曝氣點，以少量曝氣點來覆蓋大范圍。
通過圖4和圖5說明其概要，圖示的是一例，除了基本設計之外可適當變更。圖5表示微型空氣曝氣裝置，圖4表示微型空氣曝氣裝置與Hi-Do設備的組合狀態。圖4的上段是表示海或湖等的水深2米以上的養殖場情況，下段是表示水深小于2米的為主的陸地養殖場情況，左邊是以往養殖場的狀態，右邊是本發明的養殖場狀態。對任何情況，用于各部分的材料有必要使用在水或海水中難以腐蝕的材料。
圖4中的基本設計是Hi-Do設備、將微型空氣從Hi-Do設備輸送到微型空氣曝氣裝置的輸送設備、設置在水底的微型空氣曝氣裝置。
Hi-Do設備如果沒有電源的問題，可適當設置就可，在海或湖的養殖場時，將Hi-Do設備與電源用太陽能電池板、充電裝置和電池等一起放置在浮體(鑄模型的結構物)等上，浮在水面。
微型空氣輸送設備是在水深時使用橡膠制的高壓軟管，而水淺時使用氯乙烯制的水管等，其直徑通常20～30毫米。根據需要，在曝氣點可以設置擴散器(散氣裝置)。水淺時也可以使用橡膠材料(rubber chip)散氣裝置。
如圖4所示，在海的情況(上段)和陸地的情況(下段)，通常改變水底設置的微型空氣曝氣裝置的結構。在海的情況，沒有例外水很深，而且鹽水中承擔凈化功能的微生物與淡水中承擔凈化功能的微生物相比活性低，所以為提高微生物密度，優選設置叫做固定礁的設施，確保凈化能力。
對此，在陸地的情況，一般來說水淺，難以組合很大的微型空氣曝氣裝置，所以將釋放微細氣泡的橡膠材料散氣管等高密度設置，由此確保充分的凈化能力。由于淡水中承擔凈化功能的微生物的活性高，所以確保底泥附近的充分的DO，就可以沒有固定礁也能具有充分的凈化能力。
圖5是水深時的例子，其基本設計是，設置在水底的用于填充成熟堆肥的收容框、空氣上升式罩、底泥的覆蓋物。
收容框是用網目10～15的不銹鋼網等制作，通常是內徑為700～1000毫米、外徑為1000～1300毫米的雙重圓筒狀，在兩個圓筒之間填充成熟堆肥。
空氣上升式罩是用不銹鋼板等制作，通常是直徑為300～350毫米、高度為900～1200毫米的中空狀。圖中表示的是，下部為圓錐臺狀，上部為圓筒狀，其尺寸為例如底部的直徑為600毫米、圓筒部的直徑為300毫米、圓錐臺狀部的高度為600毫米、圓筒狀部的高度為300毫米。空氣上升式罩的最上部設置與水面浮游的浮子或浮體連接的，通過遙控操作可開閉的反洗用蓋。連接時使用金屬線(wire)比較簡便。上述反洗用蓋通常是打開的，當填充在框體的成熟堆肥產生堵塞時關閉，使框體內側空間充滿微型空氣，從框體內側向外側排氣，由此洗滌堵住部分。另外，收容框和空氣上升式罩是通常一體制作。
底泥的覆蓋物使用網眼5～6的乙烯網等，其端部安裝重錘，使底泥不會飛散。
微型空氣曝氣裝置是每100平方米設置1臺左右就可以。微型空氣曝氣裝置1臺所需的微型空氣是200～300升/分鐘。
曝氣點優選設定在底泥的最下部。通過用成熟堆肥的收容框圍繞曝氣點，使成熟堆肥成為具有自然凈化功能的微生物的固定礁，上述固定礁起到分解凈化已引入的底泥的生物過濾膜的作用，短時間內消除堆積的底泥。實施例下面通過實施例進一步具體說明本發明，但是本發明并不限定在這些實施例。
實施例1(海的例子)對于水深15米、對象面積100平方米的海的養殖場，設置具有大概圖4的右上段所示的結構的下述規格的凈化設施1臺。但是，對于凈化設施的微型空氣曝氣裝置的部分，其結構為圖5所示。底泥的深度是約150厘米。
*微型空氣風量---200升/分鐘*壓縮機---1.5kW(吐出壓力0.15Mpa，風量200升)
*微型空氣送風管---直徑12毫米、長度20米的高壓橡膠軟管*引擎發電機---2kW、凈化初期的1～2個月*太陽能電池組件---京セラ制PV6R162(最大發電量0.9kW)*電池及充電設備---升壓用換流器(inverter)(1kW用)*鑄模的大小---25平方米(5米×5米)*曝氣用擴散器---Φ300、2臺*微生物固定礁用收容框---網眼12的不銹鋼網、外徑1000毫米、內徑700毫米的雙重圓筒*空氣上升式罩---圓錐臺部的底部直徑600毫米、高度600毫米、圓筒部的直徑300毫米、高度300毫米*底泥飛散防止網---網眼5、大小15米×15米、重錘8個根據底泥的狀況，在堆積一米以上時，開始凈化后1～2個月期間，將引擎發電機放置在鑄模上，連續運轉凈化設備，進行一定程度的凈化后，改為太陽能電池系統，間歇運轉。因此，本實施例中也采用上述方式實施。太陽能電池系統為了控制初期投資，只是最大必要能力的60％左右即可，根據電池的充電狀況運轉。
其結果示于圖6、圖7。圖6表示底泥的消除水平(單位10厘米)、達到各消除水平所需的天數以及達到各消除水平所需的累計天數，圖7是達到各消除水平所需的天數的柱狀圖。
從圖中看出，從運轉開始到消除水平4(消除40厘米的階段)為止，利用空氣上升效果吸引底泥并壓縮，迅速消除，但是從消除水平5到消除水平10為止需要一定的消除時間。另外，達到消除水平7為止是固定礁內的微生物密度持續變高的階段，所以消除速度比較慢，超過消除水平7時，由于微生物密度充分提高，所以消除速度逐漸變快。達到消除水平15(也就是150厘米的底泥完全消除的階段)所需的累計天數是73天。
實施例2(陸地的例子)對于水深2米、對象面積100平方米的陸地的養殖場，設置具有大概圖4的右下段所示的結構的下述規格的凈化設施1臺。底泥的深度是約100厘米。
*微型空氣風量---300升/分鐘*吹風機---渦漩式(scroll)(吐出壓力，最大0.05Mpa)*微型空氣送風管---25A氯乙烯制水管*散氣管---橡膠材料散氣管、內徑18毫米、長度10米，以2米間隔設置，連續設置5根(10米×5＝50米)*底泥飛散防止網---網眼5、大小15米×15米、重錘8個運轉的結果示于圖8、圖9，圖的內容與圖6、圖7的情況相同。
從圖中可看出，與海的情況相比，淡水中承擔凈化功能的微生物只要具有充分的溶解氧就可發揮非常強的凈化能力，所以從最初可發揮最大凈化能力，到最后為止幾乎相同速度進行底泥的消除。因此，不需要實施例1的空氣上升來吸引并壓縮底泥的操作，將100厘米的底泥以累計天數30天可消除。
權利要求
1.一種底泥消除方法，其特征在于，所述方法使用微型空氣發生裝置，其由單一的微型空氣發生器組成或由微型空氣發生器和壓縮機組成；輸送設備，其將微型空氣從微型空氣發生裝置輸送到曝氣裝置；微型空氣曝氣裝置，其設置在水底；底泥處理設施，其具有底泥覆蓋物。
2.如權利要求1所述的底泥消除方法，其特征在于，微型空氣曝氣裝置為散氣管。
3.如權利要求1中所述的底泥消除方法，其特征在于，微型空氣曝氣裝置具有收容框，其設置在水底，用于充填成熟堆肥；空氣上升式罩，其最上面設置與水面上浮游的浮子或浮體連接且通過遙控操作可開閉的反洗用蓋。
4.如權利要求3所述的底泥消除方法，其特征在于，在所述浮體之外的其他浮體上放置微型空氣發生裝置、電源用太陽能電池板、以及充電裝置和電池。
5.如權利要求3或4所述的底泥消除方法，其特征在于，收容框為網制的雙重圓筒狀，在兩個圓筒之間充填成熟堆肥的同時，使用在作為底泥的覆蓋物的端部設置有重錘的網。
全文摘要
本發明提供完全消除養殖場等的水底滯留的底泥的方法。(1)上述底泥消除方法使用了微型空氣發生裝置，其由單一的微型空氣發生器組成或由微型空氣發生器和壓縮機組成；輸送設備，其將微型空氣從微型空氣發生裝置輸送到曝氣裝置；微型空氣曝氣裝置，其設置在水底；底泥處理設施，其具有底泥覆蓋物。(2)上述(1)中所述的底泥消除方法，其中微型空氣曝氣裝置為散氣管。(3)上述(1)中所述的底泥消除方法，其中微型空氣曝氣裝置具有收容框，其設置在水底，用于充填成熟堆肥；空氣上升式罩，其最上面設置與水面上浮游的浮子或浮體連接且通過遙控操作可開閉的反洗用蓋。(4)上述(3)所述的底泥消除方法，在上述浮體之外的其他浮體上放置微型空氣發生裝置、電源用太陽能電池板、以及充電裝置和電池。
文檔編號C02F1/74GK1898165SQ20048003530
公開日2007年1月17日 申請日期2004年6月11日 優先權日2003年11月27日
發明者市山干雄 申請人:日本博科貿易株式會社, 株式會社法