NO347066B1

NO347066B1 - Filterenhet for akvakulturanlegg

Info

Publication number: NO347066B1
Application number: NO20171341A
Authority: NO
Inventors: Steinar Skybakmoen
Original assignee: Sterner As
Priority date: 2017-08-11
Filing date: 2017-08-11
Publication date: 2023-05-02
Also published as: NO20171341A1

Description

FILTERENHET FOR AKVAKULTURANLEGG

Den foreliggende oppfinnelsen angår en filterenhet for anvendelse innen avløpsrensing generelt, og spesielt beregnet for akvakulturmarkedet.

BAKGRUNN

Akvakultur som industri har vokst betydelig de siste år, og det er potensiale og politisk vilje til fortsatt vekst i denne næringen. I akvakulturanlegg er det viktig å holde kontroll på vannkvaliteten i anlegget, både med tanke på fiskevelferd, sykdomsforebygging, og produksjonseffektivitet. Også i andre industrier er det behov for effektive, kompakte og driftssikre løsninger for avløpsrensing og slambehandling. Det er derfor et kontinuerlig behov for nye og forbedrede løsninger for vannkontroll, vannrensing og slambehandling for oppdrettsanlegg og andre typer prosessanlegg.

Eksempler på kjent teknikk som kan være nyttig for å forstå bakgrunnen omfatter US5198105A, US5041216A, US4663046A, WO2010147964A1, CN204443682U, GB2462691A og KR101555973B.

Den foreliggende oppfinnelsen har som formål å tilveiebringe en enhet for disse formål, som oppviser fordeler over kjent teknikk innen minst et at de ovennevnte områdene.

SAMMENDRAG

Oppfinnelsen tilveiebringer en filterenhet for et akvakulturanlegg, omfattende en tank for en væske, et innløp til tanken, et utløp fra tanken, et luftinnløp anordnet i tanken, et horisontalt rør anordnet i tanken og at luftinnløpet er anordnet på en side av røret, hvorved injeksjon av luft bevirker en sirkulerende væskestrømning rundt røret. Røret omfatter radielle åpninger, og røret utgjør utløpet.

I en utførelse av oppfinnelsen er luftinnløpet anordnet høyere enn en bunn i tanken og med en vertikal avstand til bunnen som er:

mer enn 10% av en vertikal utstrekning av tanken,

mer enn 20% av den vertikal utstrekningen av tanken,

mer enn 30% av den vertikal utstrekningen av tanken,

mer enn 40% av den vertikal utstrekningen av tanken,

mer enn 50% av den vertikal utstrekningen av tanken, eller

mer enn 60% av den vertikal utstrekningen av tanken.

I en utførelse av oppfinnelsen er røret anordnet i det vesentlige midt mellom to sidevegger og luftinnløpet er anordnet i samme høyde som røret.

I en utførelse av oppfinnelsen omfatter luftinnløpet et flertall luftinnløpsåpninger og luftinnløpsåpningene er anordnet i et eller flere horisontalt anordnede lufttilførselsrør i tanken.

I en utførelse av oppfinnelsen omfatter innløpet et øvre innløp anordnet i en øvre del av tanken. Det øvre innløpet er anordnet til å tilføre fluid til tanken med en hastighetsvektor som ikke avviker mer en 90 grader fra væskestrømningen i tanken i et område rundt det øvre innløpet. I en utførelse er hastighetsvektoren nedoverrettet.

I en utførelse av oppfinnelsen omfatter innløpet et nedre innløp anordnet i en nedre del av tanken. Det nedre innløpet er anordnet til å tilføre fluid til tanken med en hastighetsvektor som ikke avviker mer en 90 grader fra væskestrømningen i tanken i et område rundt det nedre innløpet. I en utførelse er hastighetsvektoren horisontal.

Det er også tilveiebrakt et akvakulturanlegg omfattende en filterenhet, et fiskekar, hvor filterenheten er anordnet til å motta en væskestrøm fra fiskekaret.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Eksempler på utførelser av oppfinnelsen vil nå bli beskrevet med referanse til de vedlagte tegningene, hvor

Figur 1 viser et akvakulturanlegg med en filterenhet i henhold til en utførelse sett ovenfra.

Figur 2 viser et snitt av akvakulturanlegget i figur 1.

Figur 3 viser et annet snitt av akvakulturanlegget i figur 1.

DETALJERT BESKRIVELSE

I landbaserte fiskeoppdrettsanlegg hvor vannet resirkuleres blir vannet tilsatt oksygengass. For å øke resirkuleringsgraden betydelig kan også CO2 fjernes i eget avluftingstrinn. I anlegg med høy grad av resirkulering av vannet vil også ammoniakk kunne akkumuleres opp til konsentrasjon hvor det må behandles for å unngå forgifte fisken, for eksempel ved å bruke biofilter. Anlegg med biofiltre er normalt omtalt som resirkuleringssystemer (RAS). I biofiltrene omsettes typisk ammoniakk først til nitritt (NO2) og deretter til nitrat (NO3), hvor sistnevnte form er minst giftig.

Bakteriene i biofiltre som omdanner ammoniakk trenger aerobe forhold da de forbruker noe oksygen. I biofiltre av typen «moving-bed» (MBBR), hvor det benyttes biolegemer som holdes i suspensjon i en tank, er det en fordel med omrøring for å unngå at det oppstår dødsoner med anaerobt forhold. Det er kjent å injisere luft i nærheten av bunnen av biofiltertanken. Lufta slippes ut i relativt store bobler for å holde biolegmene i suspensjon. Samtidig som luftboblene kan tilføre vannet noe oksygen, kan det også tilføres nitrogen via luften om trykket der hvor boblen injiseres i tanken er stor (dvs. om det er høy vannsøyle over injeksjonspunktet). Høy vannsøyle over injeksjonspunkt betyr også at det må benyttes større lufttrykk for å få luften inn, som krever mer energi for å kjøre blåsemaskiner enn om trykket er lavere.

I en utførelse av oppfinnelsen, illustrert i figur 1, er det tilveiebragt et akvakulturanlegg 100 omfattende en filterenhet 1. Akvakulturanlegget 100 kan for eksempel være et settefiskanlegg med et eller flere fiskekar 101a,101b og et vannbehandlingsanlegg 102. Vannbehandlingsanlegget 102 er koplet til fiskekarene 101a,101b via et røranlegg. I den viste utførelsen omfatter anlegget 100 tilførselsrør 103-106 som fører vann fra sideutløp i fiskekarene 101a,b til vannbehandlingsanlegget 102. Ytterligere tilførselsrør 107,108 kan være anordnet fra en sentralt anordnet utløpspotte 109,110 i hvert fiskekar 101a,b. Disse tilførselsrørene 107,108 fører slam, bunnfall og væske som inneholder faststoffer ut fra fiskekarene 101a,b og til vannbehandlingsanlegget 102.

Vannbehandlingsanlegget 102 omfatter mottakstanker 111,112 med mekanisk sil 130, for siling av det innkommende vannet. En gravimetrisk separator 113 kan være anordnet for å skille ut slam eller andre faststoffer fra tilførselsrørene 107,108. Videre omfatter vannbehandlingsanlegget 102 et utluftingssystem for CO2114,115. CO2 utluftingssystemet mottar vann fra mottakstankene 111,112. Filterenheten 1 mottar vann fra CO2 utluftingssystemet 115. Renset vann fra filterenheten 1 tilføres CO2 utluftingssystemet 114, og føres ut av vannbehandlingsanlegget 102 og kan for eksempel gjenbrukes i akvakulturanlegget 100. Rørene 5` skal tilsette luft til filterenheten 1 og CO2 utluftingssystemet 115.

Med henvisning til figur 1-3 vil nå filterenheten 1 beskrives i mer detalj. Figur 2 viser snitt A i figur 1 og figur 3 viser snitt B i figur 1. Filterenheten 1 i denne utførelsen utgjør et biofilter, som beskrevet ovenfor. Filterenheten 1 omfatter en tank 10 for væske. Tanken 10 har et øvre innløp 2a i en øvre del 10’ av tanken. Det øvre innløpet 2a kan være en overløpsåpning fra CO2 utluftingssystemet 114,115, hvor væske kan renne fra CO2 utluftingssystemet 114,115 og over i tanken 10, som illustrert med pil i figur 2. Tanken 10 kan, i tillegg eller alternativt, ha en nedre innløp 2b anordnet i en nedre del 10’’ av tanken. Det nedre innløpet 2b kan være en rørforbindelse fra CO2 utluftingssystemet 114,115, hvor tanken 10 tilføres væske.

Et horisontalt rør 4 er anordnet i tanken 10. Røret 4 er anordnet mellom to sidevegger 10b,10c av tanken 10, fortrinnsvis omtrent midt mellom sideveggene. Røret 4 er anordnet over bunnen 10a i tanken 10, slik at en fluidbevegelse rundt røret 10 er mulig.

Et luftinnløp 5 er anordnet på en side av røret 4, hvorved injeksjon av luft til tanken 10 gjennom luftinnløpet 5 bevirker en sirkulerende væskestrømning rundt røret 4 idet tilsetting av luft skaper en hastighetsvektor oppover pga. forskjeller i tetthet i væskesøylen. Luftinnløpet 5 kan for dette formålet ligge på den ene siden av et vertikalt plan P som røret 4 i sin lengderetning er anordnet i. I utførelsen vist her er luftinnløpet 5 utgjort av et antall luftinnløpsåpninger, og luftinnløpsåpningene er anordnet i et eller flere (i dette tilfellet tre) horisontalt anordnede lufttilførselsrør 5’ i tanken 10.

Luftinnløpsåpningene kan være radielle hull i lufttilførselsrøret 5’, og lufttilførselsrøret 5’ kan strekke seg ut av tanken 10 (eller være tilkoplet en ekstern kilde) for tilførsel av trykkluft. Ved å tilføre trykkluft og bevirke en sirkulerende bevegelse i tanken får en omrøring i tanken 10. Videre tilføres oksygen til væsken i tanken 10. Ved å tilføre luft på en side av røret 4 dannes en sirkulerende strøm (hjulbevegelse) som mikser vann og holder biolegemer i suspensjon. Røret 4 kan således virke som «et nav», som med fordel kan være anordnet relativt midt i vannsøylen.

Luftinnløpet 5 er anordnet høyere enn bunnen 10a i tanken 10. Den vertikale avstanden til bunnen 10a kan med fordel være mer enn 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, eller 60% av den vertikal utstrekningen H av tanken 10, dvs. avstanden fra bunnen 10a til en øvre kant av tanken 10. Å anordne luftinnløpet 5 høyere i tanken 10 gir fordeler ved at det da kreves mindre energi for å tilsette luft, idet det er lavere vannsøyle over luftinjeksjonspunktet. I utførelsen vist her er luftinnløpet 5 anordnet i samme høyde som røret 4, men dette kan også være anordnet høyere eller lavere enn røret 4.

Tanken 10 har et utløp 3 for renset vann. I utførelsen vist her er utløpet 3 anordnet som en del av røret 4, ved at røret 4 har radielle åpninger distribuert langs rørets 4 lengde i tanken 10, hvorved væske fra tanken 10 kan strømme inn i røret 4 og ut i en eller begge endeåpningene av røret 4, som således utgjør utløpet 3. Røret 4 fungerer derved som en «sylinder-sil» i tanken 10, som kan lede væske ut av denne. Alternativt kan utløpet være et konvensjonelt utløp, for eksempel et sideutløp, i tanken 10, eller en kombinasjon av et utløp 3 anordnet som en del av røret 4 og et konvensjonelt utløp.

I en utførelse kan det øvre innløpet 2a være anordnet til å tilføre fluid til tanken 10 med en hastighetsvektor for den tilførte væskestrømmen som ikke avviker mer en 90 grader fra væskestrømningen i tanken 10 i et område rundt det øvre innløpet 2a. Dette gjør at væske fra det øvre innløpet 2a tilføres tanken 10 «med strømmen», og ikke med en hastighetsvektor mot den sirkulerende væskestrømmen i tanken 10. Figur 2 illustrerer strømningsbanene i tanken 10 rundt røret 4. Å tilføre væskestrømmen fra det øvre innløpet 2a på denne måten gjør at den tilførte væskestrømmen ikke bremser væskestrømmen i tanken 10, og/eller gjennom sin bevegelsesenergi bidrar til å generere sirkulerende strøm i tanken 10. Dette reduserer behovet for å tilføre trykkluft, og reduserer således energibehovet for anlegget samtidig som et ønsket strømningsmønster i tanken 10 sikres. I utførelsen vist i figur 2 er hastighetsvektoren til væsken som tilføres fra det øvre innløpet 2a nedoverrettet (vertikal), men denne kan også være for eksempel skråstilt, avhengig av hvor væsken føres inn i tanken 10.

Tilsvarende kan det nedre innløpet 2b være anordnet til å tilføre fluid til tanken 10 med en hastighetsvektor som ikke avviker mer en 90 grader fra væskestrømningen i tanken 10 i et område rundt det nedre innløpet 2b. I utførelsen vist i figur 2 er det nedre innløpet 2b anordnet som en forbindelse fra en nedre del av CO2 utluftingstank 115, med et horisontalt innløp i tankens 10 nedre del. Også her er innløpet anordnet «med strømmen» slik at væskestrømmen gjennom det nedre innløpet 2b bidrar til å opprettholde den sirkulerende strømningen i tanken 10.

I en utførelse kan lufttilførselsrøret 5’ være anordnet også i en CO2 utluftingstank 115. Gjennom åpninger 120 kan således trykkluft tilføres CO2 utluftingstanken 115 for å fjerne CO2 og å tilføre oksygen.

I utførelser av oppfinnelsen er det derfor tilveiebragt tilveiebrakt en filterenhet og et akvakulturanlegg med gode hydrauliske egenskaper som gir høy effektivitet, lavt energiforbruk, og kompakt utforming.

Claims

KRAV

1. Filterenhet (1) for et akvakulturanlegg (100), omfattende

en tank (10) for en væske,

et innløp (2a,2b) til tanken (10),

et utløp (3) fra tanken (10),

et luftinnløp (5) anordnet i tanken (10), og

et horisontalt rør (4) anordnet i tanken, hvor luftinnløpet (5) er anordnet på en side av røret (4), hvorved injeksjon av luft bevirker en sirkulerende væskestrømning rundt røret (4), karakterisert ved at røret (4) omfatter radielle åpninger, og at røret utgjør utløpet (3).

2. Filterenhet (1) i henhold til krav 1, hvor luftinnløpet (5) er anordnet høyere enn en bunn (10a) i tanken (10) og med en vertikal avstand til bunnen (10a) som er: mer enn 10% av en vertikal utstrekning (H) av tanken (10),

mer enn 20% av den vertikal utstrekningen (H) av tanken (10),

mer enn 30% av den vertikal utstrekningen (H) av tanken (10),

mer enn 40% av den vertikal utstrekningen (H) av tanken (10),

mer enn 50% av den vertikal utstrekningen (H) av tanken (10), eller mer enn 60% av den vertikal utstrekningen (H) av tanken (10).

3. Filterenhet (1) i henhold til krav 1 eller 2, hvor røret (4) er anordnet i det vesentlige midt mellom to sidevegger (10b,10c).

4. Filterenhet (1) i henhold til et av de foregående krav, hvor luftinnløpet (5) er anordnet i samme høyde som røret (4).

5. Filterenhet (1) i henhold til et av de foregående krav, hvor luftinnløpet (5) omfatter et flertall luftinnløpsåpninger og luftinnløpsåpningene er anordnet i et eller flere horisontalt anordnede lufttilførselsrør (5’) i tanken (10).

6. Filterenhet (1) i henhold til et av de foregående krav, hvor innløpet (2a,2b) omfatter et øvre innløp (2a) anordnet i en øvre del (10’) av tanken.

7. Filterenhet (1) i henhold til krav 6, hvor det øvre innløpet (2a) er anordnet til å tilføre fluid til tanken (10) med en hastighetsvektor som ikke avviker mer en 90 grader fra væskestrømningen i tanken (10) i et område rundt det øvre innløpet (2a).

8. Filterenhet (1) i henhold til krav 7, hvor hastighetsvektoren er nedoverrettet.

9. Filterenhet (1) i henhold til et av de foregående krav, hvor innløpet (2a,2b) omfatter et nedre innløp (2b) anordnet i en nedre del (10’’) av tanken.

10. Filterenhet (1) i henhold til krav 9, hvor det nedre innløpet (2b) er anordnet til å tilføre fluid til tanken (10) med en hastighetsvektor som ikke avviker mer en 90 grader fra væskestrømningen i tanken (10) i et område rundt det nedre innløpet (2b).

11. Filterenhet (1) i henhold til krav 10, hvor hastighetsvektoren er horisontal.

12. Akvakulturanlegg (100) omfattende

en filterenhet (1) i henhold til et av krav 1-11,

et fiskekar (101a,b), hvor

filterenheten (1) er anordnet til å motta en væskestrøm fra fiskekaret (101a,b).