NO20170348A1

NO20170348A1 - Anvendelse av ultralyd ved fjerning av karbondioksid fra vann i lukkede fiskeoppdrettsanlegg samt fiskeoppdrettsanlegg med slik karbondioksidfjerning

Info

Publication number: NO20170348A1
Application number: NO20170348A
Authority: NO
Inventors: Terje Ernst Mikalsen
Original assignee: Tm Holding As
Priority date: 2017-03-09
Filing date: 2017-03-09
Publication date: 2018-09-10
Also published as: WO2018164586A1

Abstract

Det er beskrevet anvendelse av ultralyd for fjerning av karbondioksid fra vann i et lukket fiskeoppdrettsanlegg for forbedring av vannkvaliteten samt et anlegg for slik fjerning av karbondioksid og tilførsel av oksygen til vannet som brukes til fiskeoppdrettet.

Description

Område for oppfinnelsen

Foreliggende oppfinnelse vedrører anvendelse av ultralyd ved fjerning av karbondioksid fra venn i lukkede fiskeoppdrettsanlegg. Oppfinnelsen vedrører videre et lukket fiskeoppdrettsanlegg omfattende en anordning for slik fjerning av karbondioksid samt en etterfølgende anordning for innførsel av luft/oksygen til det ultralyd-behandlede vannet.

Bakgrunn for oppfinnelsen

Ved oppdrett av fisk er det fordelaktig å anvende lukkede oppdrettsanlegg fordi lukkede anlegg gir mulighet for å kontrollere betingelsene for oppdrett så som regulering av surhetsgrad, regulering av temperatur, regulering og kontroll av sykdommer, etc. Imidlertid må vannet i slike lukkede oppdrettsanlegg overvåkes for kvalitet. Vannlevende organismer utsondrer avfallsprodukter fra sin metabolisme i vannet, og det er derfor av viktighet å fjerne slike avfallsprodukter før de påvirker vannkvaliteten negativt i for stor grad. En mulighet for å fjerne enkelte avfallsprodukter er å føre det brukte vannet gjennom filtre hvor det kan foreligge mikroorganismer som bruker avfallsproduktene i sin egen metabolisme og fjerner derved slike avfallsprodukter fra vannet på denne måten. Oppløste gasser er dog vanskelig å fjerne fra det brukte vannet og spesielt karbondioksid er en slik gass. Karbondioksid er oppløselig i vann ved at gassen selv kan foreligge i mekanisk løsning samt at det i tillegg dannes karbonsyre (H2CO3) og karbonsyrling (HCO3) ved reaksjon mellom vannet og karbondioksidet (CO2+ H2O => H2CO3=> 2H+ CO 2-3). For mye oppløst karbondioksid i vannet gjør at vannet ikke kan brukes av de vannlevende organismene i deres metabolisme fordi karbondioksid vil fortrenge oksygen fra vannet slik at det blir for lite oksygen i vannet til at de vannlevende organismene kan utnytte det.

Denne problemstillingen er kjent fra drift av akvarier, hvor det sjelden er tatt tiltak for å fjerne karbondioksid, men hvor tilførsel av oksygen til vant ofte blir utført ved hjelp av gjennombobling av luft/oksygen i vannet.

Generell beskrivelse av oppfinnelsen

Metoder for fjerning av karbondioksid/gasser fra vann har vært kjent over lang tid. En metode kan være å varme opp vannet slik at de oppløste gassene løper ut, flyter opp til vannoverflaten og unnslipper til atmosfæren over vannet. Det samme vil skje dersom trykket over vannet reduseres. En slik metode er imidlertid tidkrevende og sikrer ikke at all oppløst gass blir fjernet. En annen metode som kan benyttes er å heve vant og å l dette vannet løpe i motstrøm til motløpende luft for derved å tilføre luft til vannet samtidig som oppløst karbondioksid fjernes fra det brukte vannet via en gasslikevekt mellom tilført luft og oppløst karbondioksid. En slik metode er imidlertid energikrevende og sikrer ikke kontroll over mengden av fjernet karbondioksid.

Den foretrukne metoden for fjerning av karbondioksid fra det brukte vannet i det lukkede fiskeoppdrettsanlegget ifølge oppfinnelsen er ved anvendelse av ultralyd på alt eller deler av det brukte vannet for å fjerne oppløst gass, deriblant karbondioksid, fra det brukte vannet. Det er kjent at tilførsel av ultralyd i et frekvensområde over 15000 Hz så som mellom omkring 15000 og 30000 Hz eller mer, vil tvinge oppløste gasser å løpe ut fra fluider. Slike lydbølger vil representere å sette fluidum-molekylene/vannmolekylene i svingninger. Ved slik agitasjon av fluidum/vannmolekylene vil det dannes lydbølgedaler og lydbølgetopper som representerer områder med større og mindre trykk. Oppløst gass vil samle seg i lydbølgeområdene med mindre trykk og løpe ut som bobler. Om til stede vil mikroskopiske partikler som finnes i fluidumet/vannet virke som kjerner/foki som letter dannelsen av gassbobler. I betraktning av sin effektivitet og begrensede kostbarhet, anvendes ifølge oppfinnelsen ultralyd med frekvensområde som angitt ovenfor, til fjerning av karbondioksid fra vann som kommer fra lukkede fiskeoppdrettsanlegg.

I et lukket fiskeoppdrettsanlegg holdes de akvatiske organismer i et stasjonært vannvolum i form av en tank, en beholder, et utsprengt eller et utgravd kammer og liknende. Volumet som holder den stasjonære vannmengden kan være av naturlig eller kunstig opprinnelse og kan være for inntjeningsmessig formål (fiskeoppdrett for senere salg av fisken eller av fiskeprodukter så som fiskeolje, fiskemel og fiskeenzymer eller tilsvarende produkter fra andre vannlevende organismer så som reker, kreps, hummer, krabbe, skjell så som kamskjell og østers og annet). Når det i teksten er nevnt ”fiskeoppdrett” menes det oppdrett av slike vannlevende organismer. Fiskeoppdrettet kan være for oppdrett av både saltvanns-, brakkvanns or ferskvannsorganismer.

Oppfinnelsen kan også benyttes for fjerning av karbondioksid fra saltvann så vel som ferskvann og vannet som behandles kan også være vann fra dekorative installasjoner så som ferskvanns- og saltvannsakvarier.

Et mulig system for fiskeoppdrett er vist i vedlagte figur som viser et eksempel på et oppdrettsanlegg ifølge oppfinnelsen. I denne figuren står henvisningstall 1 for et fiskeoppdrettskammer/en vanntank/et akvarium og lignende som inneholder en mengde av vann. Vannet fra dette kammeret 1 ledes gjennom rør/slanger 2 til utenforliggende innretninger. Vannet fra tanken 1 kan i en utførelsesform føres til et filter 3 som filtrerer vannet for å fjerne avfallsprodukter som partikler, avfallsprodukter og lignende. Vannstrømningsretningen er i figuren vist ved hjelp av piler som forefinnes på representasjonene for vannrørene/slangene 2. Fra filteret 3 kan vannet føres til en oppholdstank 4, hvilken oppholdstank 4 er utstyrt med en generator for ultralyd 5. Alternativt kan vannet fra vanntanken 1 føres direkte til ultralydtanken 4 uten å passere gjennom filteret 3. Enda et alternativ kan være å plassere filteret 3 etter ultralydtanken 4 (ikke vist).

Etter at vannet har blitt behandlet med ultralyd slik at gassene som var oppløst i vannet har blitt fjernet, føres det gassfattige vannet til et gasstilføringstank eller kammer 6. I denne innretningen tilføres oksygenholdig gass til vannet som kommer fra vannbehandlingstanken. Denne gassen kan være en gassblanding så som luft eller kan være ren oksygengass. I en utførelsesform kan trykket i gasstilføringstanken eller kammeret 6 være større enn atmosfæretrykk for å øke tilførselen av oksygen til vannet. Tanken 6 kan ha indre strukturer for å øke dens indre overflate slik at gass lettere kan tilføres til vannet. Slike indre strukturer kan for eksempel være glasskuler eller filamenter eller begge deler. Oksygen under trykk vil gi fullgod innblanding. Trykk og oppholdstid av vannet i tanken 6, vil kunne bestemmes av fagpersonen.

Ved å blåse inn oksygen i stedet for store mengder luft, reduseres problemene med N2-forbindelser, men i den grad nitrogen nå fjernes, gjøres det som i dagens system, bare enklere.

Fra gasstilføringstårnet føres det oksygenrike vannet tilbake til oppdrettstanken 1.

Vannet som kommer fra gasstilføringstårnet 6, kan i en alternativ utførelsesform tilføres medikamenter eller kan filtreres for å fjerne eventuelle mikroorganismer som kan være skadelige for organismene i oppdrettstanken 1 (ikke vist).

I enda en annen utførelsesform kan vannet i behandlingstanken 4 tilføres ultralyd fra flere enn en ultralydtransduser 5. I en slik utførelsesform kan ultralydbølgene tilføres i form av ultralydbølger som kan sette seg sammen i form av resonans for å forsterke effekten av ultralyden til å drive ut gass fra vannet. Ved anvendelse av flere ultralydtransdusere 5 kan en eller flere transdusere av antallet transdusere tilføre ultralyd ved forskjellige frekvenser innenfor det aktuelle frekvensområde og eventuelt med forskjellige bølgelengder. Også amplitudene av ultralydbølgene kan være like eller forskjellige.

Ledningene/slangene/vanntransportanordningene 2 kan hver og/eller alle være utstyrt med en eller flere ventiler 7, gjerne av regulerbar type, som kan kontrollere vannpassasjen og/eller vannhastigheten i systemet.

Claims

Patentkrav

1. Anvendelse av ultralyd ved fjerning av karbondioksid fra vann som kommer fra et lukket fiskeoppdrettsanlegg.

2. Anvendelse ifølge krav 1, hvor fiskeoppdrettsanlegget er et stasjonært fiskeoppdrettsanlegg.

3. Anvendelse ifølge krav 1 eller 2, hvor fiskeoppdrettsanlegget er et landbasert fiskeoppdrettsanlegg.

4. System for oppdrett av vannlevende organismer omfattende minst en tank (1) for vann til oppdrett av organismene hvilken tank (1) er koblet til de øvrige tanker i systemet via et antall rør, slanger og/eller ledninger (2), samt minst en tank (4) for behandling av vann fra oppdrettstanken(e) (1) med ultralyd generert fra minst en ultralydgenerator (5), hvor vann fra ultralyd-behandlingstanken (4) føres til en anordning (6) for tilførsel av oksygenholdig gass til det ultralydbehandlete vannet, hvorfra det oksygenholdige vannet føres tilbake til oppdrettstanken (1).

5. System ifølge krav 4, omfattende minst et filter (3) for filtrering av vann fra oppdrettstanken (1) og/eller fra ultralyd-behandlingstanken (4).

6. System ifølge krav 5, hvor vann behandles med ultralyd før det bringes til filteret (3).

7. System ifølge krav 5, hvor vann behandles med ultralyd etter at det er ført gjennom filteret (3).

8. System ifølge et hvilket som helst av kravene 4 – 7, hvor det er plassert flere ultralydgeneratorer (5) i forbindelse med behandlingstanken (4)

9. System ifølge krav 8, hvor ultralydgeneratorene tilfører ultralyd ved forskjellige frekvenser innenfor det aktuelle ultralydområdet.

10. Anvendelse ifølge et hvilket som helst av kravene 1 – 3 eller system ifølge et hvilket som helst av kravene 4 – 9, hvor ultralyden befinner seg i et frekvensområde på 15000 Hz eller mer, foretrukket innenfor frekvensområdet 15000 til 30000 Hz eller mer.