(57)【要約】【課題】簡易な構造で、液体への気体の溶解率が高く、圧力損失の小さい気液溶解タンクを提供する。【解決手段】気体を液体に加圧下で溶解するための気液溶解タンクであって、噴流を生じる噴流発生部材を先端に有し、気体と液体の混合物をタンク内部に導入するための内挿管と、噴流の流出方向に配置された阻流板と、を備える気液溶解タンクである。【選択図】図２
2010247121.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体を液体に加圧下で溶解するための気液溶解タンクであって、
噴流を生じる噴流発生部材を先端に有し、気体と液体の混合物をタンク内部に導入するための内挿管と、
前記噴流の流出方向に配置された阻流板と、
を備えることを特徴とする気液溶解タンク。
【請求項２】
請求項１に記載の気液溶解タンクであって、
タンク内部に両端が開口となった管を備え、前記管の内部に前記噴流発生部材の先端部が位置し、かつ前記阻流板と前記管が接しないように配置されていることを特徴とする気液溶解タンク。
【請求項３】
請求項１または２に記載の気液溶解タンクであって、
タンク上部から内部に所定の長さで内挿された排気管と、
前記排気管に接続されて排気量を調整する弁と、
を備えることを特徴とする気液溶解タンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気液溶解タンク、特に、排水処理あるいは用水処理などで用いられる加圧浮上処理における加圧水発生装置の気液溶解タンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
排水処理や用水処理において、被処理水中の被除去物質、例えば、ＳＳ成分や油分に、微細気泡を混合し、付着させて、その浮力により浮上槽で分離する浮上分離装置が用いられる。被処理水中の被除去物質には、微細気泡を混合する前に凝集剤を添加してフロック化させることが多い。
【０００３】
微細気泡の発生方法としては、加圧下で空気などの気体を溶解させた加圧水などの加圧液体を水深圧に減圧することで、微細気泡を発生させる方法が用いられることが多い。このような加圧水を用いる浮上分離処理は、特に、加圧浮上処理と言われる。加圧浮上処理は、多量の微細気泡を被処理水に供給することができるため、被処理水中のフロックに多くの気泡を付着させることができ、処理水質が良好であり、また浮上槽での処理速度を高く設定することができるなどの利点があり、広く採用されている。
【０００４】
加圧下で空気を溶解させて微細気泡を発生させる方法は、高圧の水ほど空気を多量に溶解させることができることを利用しており、減圧して被処理水に混合する際には、その分、多量の微細気泡を発生する。
【０００５】
一般的に加圧水を調製する装置は、加圧水ポンプ、コンプレッサおよび気液溶解タンクなどで構成される。加圧水ポンプなどによって水を例えば０．３〜０．６ＭＰａに加圧している状態で、系内にコンプレッサなどで空気を供給し、水への空気の溶解を図る。気液溶解タンクでは溶解しなかった空気を分離し、空気が溶解した加圧水を被処理水に供給する。
【０００６】
しかし、実際には、単純に高圧の水に空気を供給しても空気は十分に溶解しないので、溶解器の設置や、気液溶解タンクの内部に空気の溶解を促進するような構造を設けるなどの工夫がなされる。
【０００７】
なお、空気溶解の程度を評価する指標として、理論空気溶解量に対する空気溶解率（％）（以下、単に「溶解率」と呼ぶ場合がある。）があり、式１で定義される。式１中の理論空気溶解量はヘンリーの法則より算出できる。
【０００８】
【数１】
2010247121.tif 000003
【０００９】
溶解器の例としては、ラインミキサ（例えば、図８参照）やエゼクタ（例えば、図９参照）などが挙げられる。ラインミキサは、空気などの気体と水などの液体とを混合した後に、配管中に流れに対して平行方向に旋回流を生じさせる板などを設け、気液の接触面積を増やし、空気などの気体溶解を促進させる働きをする。
【００１０】
エゼクタは、空気などの気体と水などの液体とを混合する部分に設置され、主流の管径を絞ることで負圧を生じさせ、そこへ空気などの気体を自給、もしくはコンプレッサなどで圧入して気液を激しく接触させて気体溶解を図るものである。
【００１１】
ラインミキサやエゼクタなどの溶解器を単独で用いて空気を水に溶解する場合、溶解率は空気を大量に吹き込んでも４０〜５０％程度が限界である。単独の溶解器の使用で溶解率が４０〜５０％の場合、フロックの浮上に必要な所定量の気泡を被処理水に供給するためには、被処理水に対する加圧水量の比（加圧水比）を２０〜４０％と大きくとる必要がある。このため、容量の大きい加圧水ポンプが必要となり、イニシャルコストや電力費を主とするランニングコストが増大してしまう。エゼクタとラインミキサを組み合わせるなど複数の溶解器を併用して溶解率は改善されるが、溶解器での圧力損失が大きくなり、その圧力損失分を見込んだ容量の加圧水ポンプが必要なため、結局これもイニシャルコストやランニングコストの増大となってしまう。
【００１２】
空気溶解の促進を気液溶解タンクで図る場合もある。気液溶解タンクには、空気溶解だけを行い、未溶解の空気の分離排除は別のタンクで行うものと、空気溶解と気液分離を１槽で行うものとがある。例を挙げると、前者のタイプには、非特許文献１に記載の図１０のような構造の気液溶解タンク８０があり、高い圧力をかけた流体が多孔板の孔を通った時に生じる乱流で気体を細分化し、気液接触面積を増やすことで空気溶解を促すものである。後者のタイプには、特許文献１に記載の図１１のような構造の気液溶解タンク８２があり、まずタンク入口部に設置されたノズルで気液を激しく混合、接触させ、ある程度の空気溶解をし、流路を長くすることで空気と十分に接触させ、空気溶解を促進する構造である。
【００１３】
気液溶解タンクを用いて空気を水に溶解する場合、何らかの内部充填構造を持たないものは所定の空気溶解の効果を得るのに水の滞留時間を長く取る（３〜５分程度）必要があり、タンク容積が大きくなるため、設置面積および製作コストが高くなる。気液溶解タンクを図１０および図１１に示したような構造として、空気の水への溶解を促進する方法をとると、水滞留時間１分程度の少ない容量で６０〜７０％程度の溶解率を得ることができるが、さらに高い溶解率を得ることが求められている。
【００１４】
さらに、図１０のような構造の気液溶解タンクの問題として、以下の２点が考えられる。１つめは、所定の溶解率を得ようとした時、多孔板を多段で設置するので大きな圧力損失を生じるため、その圧力損失を見込んだ加圧水ポンプを使用する必要があることである。２つめに、気液溶解タンクとは別に気液分離タンクの配置が必要で、結局、加圧水製造設備全体では多くの設置面積が必要となってしまうことが挙げられる。
【００１５】
また、図１１のような構造の気液溶解タンクでは、圧力損失はタンク入口部のノズルのみであるが、タンク内部の構造が複雑なために大型装置となると製作コストが膨らんでしまうとともに、加圧水用の原水にＳＳ分が含まれる場合、長期間の運転でタンク内部にＳＳ分が堆積することが予想され、清掃などのメンテナンスが必要になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００４−２９０８０３号公報
【非特許文献】
【００１７】
【非特許文献１】Mooyoung Han, Tschung-il Kim, Sungwon Park, Youkun Jung、「The development of a generator to produce bubbles of tailored sizes」、The 5th International Conference on Flotation in Water and Wastewater Systems  予稿集、ｐｐ．１−７（２００７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明の目的は、簡易な構造で、液体への気体の溶解率が高く、圧力損失の小さい気液溶解タンクを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、気体を液体に加圧下で溶解するための気液溶解タンクであって、噴流を生じる噴流発生部材を先端に有し、気体と液体の混合物をタンク内部に導入するための内挿管と、前記噴流の流出方向に配置された阻流板と、を備える気液溶解タンクである。
【００２０】
また、前記気液溶解タンクにおいて、タンク内部に両端が開口となった管を備え、前記管の内部に前記噴流発生部材の先端部が位置し、かつ前記阻流板と前記管が接しないように配置されていることが好ましい。
【００２１】
また、前記気液溶解タンクにおいて、タンク上部から内部に所定の長さで内挿された排気管と、前記排気管に接続されて排気量を調整する弁と、を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明では、噴流を生じるノズルまたはオリフィスを先端に有し、気体と液体の混合物をタンク内部に導入するための内挿管と、噴流の流出方向に配置された阻流板と、を備えることにより、簡易な構造で、液体への気体の溶解率が高く、圧力損失の小さい気液溶解タンクを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態に係る加圧水製造システムの一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る気液溶解タンクの一例の構造を示す概略図である。
【図３】本発明の実施形態に係る気液溶解タンクにおける阻流板の一例の構造を示す概略図である。
【図４】本発明の実施形態に係る気液溶解タンクにおける両端が開口となった管（ドラフトチューブ）の一例の構造を示す概略図である。
【図５】本発明の実施形態に係る気液溶解タンクの他の例の構造を示す概略図である。
【図６】本発明の実施形態に係る気液溶解タンクの他の例の構造を示す概略図である。
【図７】本発明の実施例で用いた加圧水製造システムを示す概略構成図である。
【図８】従来のラインミキサの一例の構造を示す概略図である。
【図９】従来のエゼクタの一例の構造を示す概略図である。
【図１０】従来の気液溶解タンクの一例の構造を示す概略図である。
【図１１】従来の気液溶解タンクの一例の構造を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
【００２５】
本発明の実施形態に係る加圧水製造システムの一例の概略構成を図１に示す。加圧水製造システム１は、原水タンク１０と、加圧水ポンプ１２と、コンプレッサ１４と、気液溶解タンク１６とを備える。
【００２６】
図１の加圧水製造システム１において、原水タンク１０が加圧水ポンプ１２、原水流量調整バルブ１８、原水流量計２６を介して原水配管３４などにより、気液溶解タンク１６の下部側面に接続されている。また、コンプレッサ１４が空気流量調整バルブ２０、空気流量計２８を介して空気配管３６などにより、原水配管３４の原水流量計２６と気液溶解タンク１６との間に接続されている。気液溶解タンク１６の下部には、加圧水配管３８が加圧水流量計３０、減圧バルブ２２を介して接続されている。気液溶解タンク１６の上部には、排気配管４０が排気調整バルブ２４を介して接続されている。気液溶解タンク１６の上部には、タンク圧力計３２が設置されている。
【００２７】
加圧水製造システム１において、原水タンク１０からの水（原水）などの液体は、原水配管３４を通って加圧水ポンプ１２で加圧され、原水流量調整バルブ１８により流量が調整される。コンプレッサ１４で加圧された空気などの気体は、空気配管３６を通って空気流量調整バルブ２０により流量が調整され、原水配管３４において水などの液体と混合される。水と空気の混合物は、原水配管３４を通って気液溶解タンク１６の下部側面から気液溶解タンク１６の内部に供給される。気液溶解タンク１６の内部において、加圧下で空気が水に溶解された後、加圧水は気液溶解タンク１６の下部から加圧水配管３８を通って排出され、加圧浮上処理における加圧水として、凝集水に供給される。加圧水は、減圧バルブ２２を通る際、水深圧に開放され、例えばマイクロメートルオーダの微細気泡が発生する。一方、未溶解の空気などの気体は、気液溶解タンク１６の上部から排気配管４０を通って排出される。
【００２８】
図２に、本実施形態に係る気液溶解タンク１６の構造の一例を示す。気液溶解タンク１６は、タンク本体４２と、噴流を生じる噴流発生部材であるノズルまたはオリフィス４４（以下、「ノズルまたはオリフィス４４」のことを、単に「ノズル４４」と呼ぶ場合がある。）を先端に有し、気体と液体の混合物をタンク内部に導入するための内挿管４６と、噴流の流出方向に配置された阻流板４８とを備える。気液溶解タンク１６は、両端が開口となった管であるドラフトチューブ５０と、タンク内圧と水位とを所定範囲内に保持するようタンク内の上部に滞留する未溶解空気などの排気量を調整する排気量調整機構として排気配管４０および排気調整バルブ２４とを備えてもよい。
【００２９】
気液溶解タンク１６において、図１の原水配管３４に接続された内挿管４６は、タンク本体４２の下部側面より内挿されている。内挿管４６は、タンク下面の中央部付近で略垂直上方向に立ち上がり、先端にはノズル４４を備える。ノズル４４は、水没するように配置される。ノズル４４の先端部を取り囲むように、ドラフトチューブ５０が配置されていて、噴流の流出方向に阻流板４８が配置されている。阻流板４８は、水没するように配置される。ドラフトチューブ５０の内部にノズル４４の出口である先端部が位置し、かつ阻流板４８とドラフトチューブ５０が接しないように配置されている。排気配管４０は、タンク上部から内部に所定の長さで内挿されており、排気配管４０には排気量を調整する排気調整バルブ２４が設置されている。気液溶解タンク１６の下部には加圧水配管３８が接続されている。
【００３０】
図１の原水配管３４を通って供給された水と空気の混合物は、内挿管４６を通って気液溶解タンク１６の下部側面からタンク内部に供給される。水と空気の混合物は、内挿管４６の先端に設置されたノズル４４の出口において略垂直上方向に向かう噴流として噴出される。その際、ノズル４４の出口で生じる乱流により、空気は微細な気泡となって気液接触面積が増大し、空気の水への溶解が進む。また、噴流が阻流板４８に衝突することで気泡が分断され、気液の激しい混合、接触が生じ、空気の水への溶解がさらに進む。さらに、ノズル４４の出口付近には負圧が発生するため、一度空気を溶解した水が、タンク内のノズル４４の出口付近に再度引き寄せられ、ノズル４４の出口付近の微細気泡と接触して、いっそう空気の溶解が促進して高い空気溶解率となる。それでも溶解しなかった空気は、排気調整バルブ２４を有した排気配管４０で調整され、タンク外へ排出される。空気が十分に溶解した水は、加圧水として、タンク下部に設けられた加圧水配管３８より流出し、図１の減圧バルブ２２を通り、凝集水に供給される。減圧バルブ２２を通る際、水深圧に開放され、例えばマイクロメートルオーダの微細気泡が発生する。
【００３１】
このように、本実施形態に係る気液溶解タンク１６は、タンク内部に気体と液体の混合物を導入する内挿管４６の先端にノズルまたはオリフィス４４を装着し、タンク内部に気液を噴出させるとともに、その噴出の先に水没した阻流板４８を備え、噴流を阻流板４８に激しく衝突させる構造を有する。
【００３２】
また、本実施形態では、タンク内部に、両端が開口となったドラフトチューブ５０を備え、そのドラフトチューブ５０の内部にノズル４４の出口である先端部が位置し、かつ阻流板４８とドラフトチューブ５０が接しないよう配置されている。上記の通り、ノズル４４の先端部の出口付近には負圧が発生するため、一度空気を溶解した水が、タンク内のノズル４４の出口付近に再度引き寄せられるが、ドラフトチューブ５０を備えることにより、阻流板４８に当たった流れはドラフトチューブ５０の管壁を中心として図２に示すように、ドラフトチューブ５０の内部から外部そしてまた内部に戻り、循環流が生じる。再度ドラフトチューブ５０の内部に流入した水は、ノズル４４付近で噴出してきた空気と混合され、空気と再接触する。この流れにより、タンク内の水とノズル４４の出口の微細気泡との接触回数が増え、空気の溶解がよりいっそう促進される。それでも溶解しなかった空気は、排気調整バルブ２４を有した排気配管４０で調整され、タンク外へ排出される。
【００３３】
さらに、本実施形態では、タンク上部から内部に所定の長さで内挿された排気管である排気配管４０と、排気配管４０に接続され排気量を調整する弁である排気調整バルブ２４とを備える。これによりタンク内の水位と圧力をできるだけ一定に保持することができ、空気溶解効果を安定的に得ることができる。
【００３４】
本実施形態に係る気液溶解タンク１６は、未溶解の空気の分離排出も可能であり、かつ小容量の簡易な構造で、従来の気液溶解タンクよりも高い溶解率が得られるため、気液溶解タンクの製作費を削減でき、かつ加圧水製造システムに要する設置面積の中で大きな割合を占める気液溶解タンクの設置面積を縮小することができる。
【００３５】
上記ラインミキサ（図８）やエゼクタ（図９）などの溶解器を用いる方法で溶解率は４０〜５０％程度、上記図１０，図１１のような内部構造を有する気液溶解タンクでの溶解率は５０〜７０％程度であるのに対し、本実施形態に係る気液溶解タンク１６では７５％以上の溶解率で、ドラフトチューブ５０を設置すると８０％以上の溶解率で空気を溶解させることができる。これにより、少ない加圧水量で所定の気泡量を加圧浮上処理の凝集水へ供給できるため、その分、加圧水ポンプやコンプレッサなどを小容量にすることができ、イニシャルコストおよびランニングコストの低減を図ることができる。
【００３６】
また、本実施形態に係る気液溶解タンク１６は構造が簡易なために、図１１のような内部構造を有する気液溶解タンクに比べて、ＳＳ分の堆積なども起こりにくく、メンテナンスが容易である。
【００３７】
ノズルまたはオリフィス４４によるタンク内部への気液の噴出方向は、噴流を阻流板４８に衝突させて気液の混合、接触を生じさせればよく、特に制限はない。阻流板４８へ向かって、図２に示すように略垂直上方向へ行ってもよいし、図５に示すように略水平方向へ行ってもよいし、図６に示すように略垂直下方向へ行ってもよい。図５，図６の気液溶解タンク１６においても、噴流を生じるノズルまたはオリフィス４４を先端に有し、気体と液体の混合物をタンク内部に導入するための内挿管４６と、噴流の流出方向に配置された阻流板４８とを備える。
【００３８】
図５の気液溶解タンク１６において、図１の原水配管３４に接続された内挿管４６は、タンク本体４２の側面中央部付近より、略水平方向に内挿されている。内挿管４６の先端にはノズル４４を備える。ノズル４４は、水没するように配置される。ノズル４４の先端部を取り囲むように、ドラフトチューブ５０が配置されていて、噴流の流出方向に阻流板４８が配置されている。阻流板４８は、水没するように配置される。ドラフトチューブ５０の内部にノズル４４の出口である先端部が位置し、かつ阻流板４８とドラフトチューブ５０が接しないように配置されている。排気配管４０は、タンク上部から内部に所定の長さで内挿されており、排気配管４０には排気量を調整する排気調整バルブ２４が設置されている。気液溶解タンク１６の下部には加圧水配管３８が接続されている。
【００３９】
また、図６の気液溶解タンク１６において、図１の原水配管３４に接続された内挿管４６は、タンク本体４２の上部側面より内挿されている。内挿管４６は、タンク上面の中央部付近で略垂直下方向に立ち下がり、先端にはノズル４４を備える。ノズル４４は、水没するように配置される。ノズル４４の先端部を取り囲むように、ドラフトチューブ５０が配置されていて、噴流の流出方向に阻流板４８が配置されている。阻流板４８は、水没するように配置される。ドラフトチューブ５０の内部にノズル４４の出口である先端部が位置し、かつ阻流板４８とドラフトチューブ５０が接しないように配置されている。排気配管４０は、タンク上部から内部に所定の長さで内挿されており、排気配管４０には排気量を調整する排気調整バルブ２４が設置されている。気液溶解タンク１６の下部には加圧水配管３８が接続されている。
【００４０】
これらのように、ノズル４４によるタンク内部への気液の噴出方向が略水平方向（図５）あるいは略垂直下方向（図６）でも、略垂直上方向（図２）と同様の効果が得られるが、未溶解空気の分離が確実に行えるなどの点から、図２のような略垂直上方向が好ましい。
【００４１】
本実施形態に係る気液溶解タンク１６は、気体を液体に加圧下で溶解するとともに、未溶解の気体を液体から分離するためのものであり、気体溶解と気液分離とを１槽で行うものであるが、本実施形態に係る気液溶解タンク１６を用いて気体を液体に加圧下で溶解して、別途、未溶解の気体を液体から分離するための気液分離タンクなどの分離手段を設けて気液分離を行ってもよい。気体としては通常、空気が用いられ、液体としては通常、水が用いられる。加圧水にする水（原水）には、加圧浮上処理水などを使用してもよい。
【００４２】
空気などの気体と水などの液体との混合は、図１のように加圧水ポンプ１２の後方経路でコンプレッサなどから空気を供給して行ってもよいし、空気を自吸するポンプにて空気を水に供給してもよい。加圧水ポンプ１２としては、例えば、渦巻ポンプを使用すればよい。
【００４３】
気液溶解タンク１６におけるタンク本体４２は、通常、直胴部５２を有する形状である。
【００４４】
気液溶解タンク１６における滞留時間は、例えば、３０秒〜１分間である。
【００４５】
噴流を生じる噴流発生部材としては、噴流を生じるものであればよく、特に制限はないが、例えば、ノズル、オリフィスなどを用いればよい。噴流を発生し微細な気泡が発生しやすいなどの点から、入口と出口との間の圧力損失が０．０５ＭＰａ以上のものが好ましい。
【００４６】
ノズルまたはオリフィス４４の配置位置は、内部容積有効利用などの点から、ノズルまたはオリフィス４４の出口である先端部が、直胴部５２の内挿管４６が内挿された側の端部から直胴部５２の長さの５０％以下の範囲に入るように配置されることが好ましい。ドラフトチューブ５０を備える場合には、ノズルまたはオリフィス４４の先端部がドラフトチューブ５０の内部に位置すればよく、内部容積有効利用などの点から、ノズルまたはオリフィス４４の先端部が、ドラフトチューブ５０の内挿管４６が挿入された側の端部からドラフトチューブ５０全体の５０％以下の位置に配置されることが好ましい。
【００４７】
阻流板４８は、噴流が衝突することで気液の混合が生じるものであればよく、特に制限はないが、例えば、図３に示すような円板形状などのものを用いればよい。阻流板４８は、例えば、支持部材５４により気液溶解タンク１６のタンク本体４２の内部に固定される。
【００４８】
阻流板４８の配置位置は、噴流の流出方向に対してできるだけ垂直にその面を向けて、水没するように配置されればよく、特に制限はないが、直胴部５２の阻流板４８が設置される側の端部から直胴部５２の長さの３０％以下の範囲に入るように配置されることが好ましい。図２の形態の場合には、水面付近に水没するように配置されることが好ましい。
【００４９】
阻流板４８の大きさは、ノズル４４からの噴流の大部分が阻流板４８に当たるようにするなどの点から、タンク本体４２の直胴部５２の内径の２５〜８０％の範囲であることが好ましい。ドラフトチューブ５０を備える場合には、上記範囲内で、かつドラフトチューブ５０の内径よりも大きいことが好ましい。
【００５０】
ドラフトチューブ５０は、両端が開口となった管であり、通常は図４に示すような円筒形状を有する。ドラフトチューブ５０は、例えば、支持部材５６により気液溶解タンク１６のタンク本体４２の内部に固定される。
【００５１】
ドラフトチューブ５０の長さは、循環流が生じやすいなどの点から、タンク本体４２の直胴部５２の長さの５０〜８０％（１／２〜４／５）の範囲であることが好ましい。
【００５２】
ドラフトチューブ５０の内径は、循環流が生じやすいなどの点から、タンク本体４２の直胴部５２の内径の２５〜７５％（１／４〜３／４）の範囲であることが好ましい。
【００５３】
ドラフトチューブ５０は、阻流板４８と接しないように配置されればよいが、循環流が生じやすいなどの点から、ドラフトチューブ５０の阻流板４８側の端部が、直胴部５２の阻流板４８側の端部から直胴部５２の長さの５〜２０％の範囲に入るように配置されることが好ましい。
【００５４】
排気量調整機構としては、気液溶解タンク１６の内圧と水位とを所定範囲内に保持するように、タンク内の上部に滞留する未溶解空気などの排気量を調整するものであればよく、特に制限はない。例えば、排気量調整機構は、気液溶解タンク１６の上部から内部に所定の長さで内挿された排気管である排気配管４０と、排気配管４０に接続され排気量を調整する弁である排気調整バルブ２４とを備える。この場合、タンク内の上部の水面付近に未溶解の空気が滞留すると、排気配管４０から空気が排出され、ある程度空気が排出されると、水面が上がり空気の排出が停止する。これにより、タンク内の内圧と水位の変動を抑制しつつ未溶解の空気を排出することができる。気液分離面積の確保などの点から、内挿された排気配管４０の下端部が、直胴部上端より下に配置されることが好ましい。排気量調整機構としては、レベルスイッチなどを利用してもよい。
【００５５】
本実施形態に係る気液溶解タンク１６は、例えば、排水処理や用水処理などで用いられる加圧浮上処理における加圧水を調製するために用いることができる。その他、オゾン溶解などに用いることができる。
【実施例】
【００５６】
以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００５７】
＜実施例１および比較例１，２＞
図７に示す加圧水製造システムを用いて比較実験を行った。原水タンク６０からの原水に加圧水ポンプ６２の後流側の原水配管６４においてコンプレッサ６６から空気を供給し、実施例１として図２の内部構造を有する気液溶解タンク１６、比較例１として図１０の構造の気液溶解タンク８０＋気液分離タンク８４、比較例２として図１１の構造の気液溶解タンク８２、以上３系列を並列配置して各タンクの性能を比較検討した。なお、各タンクへの通水は、入口流路切り替えバルブ６８および出口流路切り替えバルブ７０を用いて１系列毎に行った。
【００５８】
（共通実験条件）
原水：加圧浮上処理水  ＳＳ  ２０ｍｇ／Ｌ
原水流量：６m３／ｈｒ
空気供給量：１．８ｍ３／ｈｒ（気液混合比：３０％）
タンク容積：１００Ｌ
タンク滞留時間：１ｍｉｎ
タンク入口圧力：０．５５ＭＰａ
水温：２０℃
【００５９】
以上の条件で、実機の運転を考慮し、１０時間運転、２時間停止を１セットとして、６０セット（全１２００時間）の間欠通水を行い、各タンク内部構造における空気溶解率を比較した。タンク入口圧力は、入口流路切り替えバルブ６８の前流側に設置したタンク入口圧力計７２により、タンク出口圧力は、各タンク出口と出口流路切り替えバルブ７０との間に設置したタンク出口圧力計７４により測定した。空気溶解率は、図７に示すように、出口流路切り替えバルブ７０の後流側で減圧バルブ７６の前流側のサンプリングポイントで行った。また、減圧バルブ７６の出口における加圧水の様子を観察した。
【００６０】
【表１】
2010247121.tif 000004
【００６１】
表１は、比較実験の結果をまとめたものである。空気溶解量および理論値空気溶解量に対する空気溶解率（以下、溶解率）において比較すると、実施例１の気液溶解タンクは最も高い空気溶解量と溶解率を得ることができた。一方、圧力損失については、実施例１の気液溶解タンクは、比較例２の気液溶解タンクとほぼ同等であったが、比較例１の気液溶解タンクと比較すると０．１ＭＰａ以上小さい値となった。同一水量を気液溶解タンクに通水する場合、加圧水ポンプには、気液溶解タンクに圧力損失分を上乗せた揚程のものが必要となるため、比較例１の気液溶解タンクに比べて圧力損失の小さい実施例１の気液溶解タンクは、比較例１の気液溶解タンクより低容量の加圧水ポンプを使用することができ、その分イニシャルコストおよびランニングコストを削減できる。また、別付けの気液分離タンクが必要ない分、いっそうのイニシャルコストの削減になっている。
【００６２】
実施例１の気液溶解タンクと比較例２の気液溶解タンクとの比較では、圧力損失はほぼ同等であるものの、溶解率では実施例１の気液溶解タンクのほうが１５％以上上回っている。凝集水に一定の気泡量を供給しようと考えると、高い空気溶解量を有する実施例１の気液溶解タンクは、他の構造のものより空気供給量を抑えることができ、コンプレッサを小型化することができるため、イニシャルコストおよびランニングコストを削減することができる。
【００６３】
１２００時間の連続通水では、１１２０時間目の装置起動時に、比較例２の気液溶解タンクにおいて、減圧バルブの出口から高濃度のＳＳが流出した。これはタンク内の複雑な経路にＳＳ分が堆積していっているためで、定期的な清掃などのメンテナンスが必要となり、ランニングコスト増大につながることが判明した。これに対し、実施例１の気液溶解タンクは１２００時間の間欠運転でも良好な水質の加圧水を供給することができた。
【符号の説明】
【００６４】
１  加圧水製造システム、１０，６０  原水タンク、１２，６２  加圧水ポンプ、１４，６６  コンプレッサ、１６，８０，８２  気液溶解タンク、１８  原水流量調整バルブ、２０  空気流量調整バルブ、２２，７６  減圧バルブ、２４  排気調整バルブ、２６  原水流量計、２８  空気流量計、３０  加圧水流量計、３２  タンク圧力計、３４，６４  原水配管、３６  空気配管、３８  加圧水配管、４０  排気配管、４２  タンク本体、４４  ノズルまたはオリフィス、４６  内挿管、４８  阻流板、５０  ドラフトチューブ、５２  直胴部、５４，５６  支持部材、６８  入口流路切り替えバルブ、７０  出口流路切り替えバルブ、７２  タンク入口圧力計、７４  タンク出口圧力計、８４  気液分離タンク。
【図１】
2010247121.tif 000005
【図２】
2010247121.tif 000006
【図３】
2010247121.tif 000007
【図４】
2010247121.tif 000008
【図５】
2010247121.tif 000009
【図６】
2010247121.tif 000010
【図７】
2010247121.tif 000011
【図８】
2010247121.tif 000012
【図９】
2010247121.tif 000013
【図１０】
2010247121.tif 000014
【図１１】
2010247121.tif 000015