(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、コンパクト、かつ簡易な構造で、高い油分離効率を有する油分離槽を提供することにある。【解決手段】  被処理水から比重差により油分を分離する油分離槽の内部に、被処理水が通過してその流れを整える多孔部材と、前記多孔部材の下流側に配設され、下端に被処理水の通過路を形成した仕切り板とを備えたことを特徴とする油分離槽である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水から比重差により油分を分離する油分離槽の内部に、被処理水が通過してその流れを整える多孔部材と、
前記多孔部材の下流側に配設され、下端に被処理水の通過路を形成した仕切り板とを備えたことを特徴とする油分離槽。
【請求項２】
前記多孔部材は、それぞれの孔の大きさが被処理水に含まれる油分の略最小粒径と同一であることを特徴とする請求項１に記載の油分離槽。
【請求項３】
前記多孔部材は、間隔を保って少なくとも２個配設されることを特徴とする請求項１または２に記載の油分離槽。
【請求項４】
前記多孔部材は、槽底面から被処理水の水面までをカバーするように配設されることを特徴とする請求項１から３に記載の油分離槽。
【請求項５】
前記仕切り板は、間隔を保って少なくとも２個配設されることを特徴とする請求項１から４に記載の油分離槽。
【請求項６】
前記仕切り板の間の槽底面に、その上端が仕切り板の下端の位置より高くなるように立設された潜り板と備えたことを特徴とする請求項５に記載の油分離槽。
【請求項７】
前記多孔部材は、油吸着効果を持つことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の油分離槽。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理水から比重差により油分を分離する重力式の油分離槽に関する。
【背景技術】
【０００２】
水力発電所構内の排水には、機械設備の潤滑油などの油が含まれている。排水を構外に放出する際に、油が含まれたまま放出すると外部の自然環境に悪影響を及ぼす恐れがあるため、油を分離してから放出する必要がある。そのため、排水を放出する前に油分離槽を通過させ、槽内で油を浮上させて分離捕集することで、構外への油の漏出を防いでいる。
【０００３】
一般の産業で使用されている油分離槽としては、米国石油協会（以下ＡＰＩとする、American Petroleum Institute）などの規格がある。ＡＰＩ方式の油分離槽は、被処理水から比重差により油分を分離する重力式の油分離槽である。
【０００４】
図１０に、代表的な重力式の油分離槽の縦断面図を示す。槽内に仕切り板１４を設置し、仕切り板１４の下端と槽底面１７との間を被処理水が通過するようにしている。被処理水は、流入口１１から油分離槽に注入された後、仕切り板１４に到達するまでに油分が浮上して、仕切り板１４の上流側（点線で囲った油浮上域１３）に捕集されて油が分離される。処理後の水は、排水口１６から油濃度が高ければ２次処理（油フィルタによる除去、薬液処理等）に送られ、油濃度が低ければそのまま系外に放出される。
【０００５】
重力式の油分離槽は構造が簡単である反面、油の分離効率が低いため、油濃度が高い場合等には油分離槽の延長が数１０ｍに及ぶことがある。そのため、少しでも分離槽の延長を短くする試みが行われてきた。
【０００６】
例えば、油分離槽で仕切り板の下端側を通過した被処理水の油濃度を測定して、油濃度が高い場合には再度油分離槽へと循環させる再循環ラインを設けた油分離槽がある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−１９７４０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１のような改良をしても、油分離槽の延長は従来の４０％程度にしかならず、依然として１０ｍ以上の延長になり、狭隘な水力発電所の構内には入らない。
【０００９】
また、図１０の油分離槽を、水力発電所の構内に入るような短い延長にすると、油分離効率が低くなり、２次処理のためのコスト、時間がかかってしまう。
【００１０】
さらに、油分離効率が高くても、既存の油分離槽を大幅に改良したり、複雑な別構造の油分離槽に置き換えたりすることは、設備コストおよびメンテナンスコストが増大するため好ましくない。既存の油分離槽ベースに、簡易な改良で済むことが求められている。
【００１１】
以上から本発明の目的は、コンパクト、かつ簡易な構造で、高い油分離効率を有する油分離槽を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために発明者らが鋭意検討した結果、仕切り板の上流側に被処理水の整流用の多孔部材を設けることで、油分離効率が向上することを見い出し、本発明を完成するに至った。
【００１３】
すなわち、本発明は、被処理水から比重差により油分を分離する油分離槽の内部に、被処理水が通過してその流れを整える多孔部材と、前記多孔部材の下流側に配設され、下端に被処理水の通過路を形成した仕切り板とを備えたことを特徴とする油分離槽である。
【００１４】
前記多孔部材は、金網のように流れ方向の奥行きを持たない平面的な物体でもよいし、整流格子のように流れ方向の奥行きを持つ立体的な物体でもよい。
【００１５】
ここで、前記多孔部材は、平面的な物体の場合は、それぞれの孔の大きさが、被処理水に含まれる油分の略最小粒径と同一とすることが好ましい。立体的な物体の場合は、それぞれの孔の大きさが、製作可能な範囲で十分に小さいことが好ましい。
【００１６】
また、前記多孔部材は、間隔を保って少なくとも２個配設されることが好ましい。
【００１７】
また、前記多孔部材は、槽底面から被処理水の水面までをカバーするように配設されることが好ましい。
【００１８】
また、前記仕切り板は、間隔を保って少なくとも２個配設されることが好ましい。この際、前記仕切り板の間の槽底面に、その上端が仕切り板の下端の位置より高くなるように立設された潜り板を追加することが好ましい。
【００１９】
さらに、前記多孔部材は、油吸着効果を持つことが望ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、仕切り板の上流側に被処理水の整流用の多孔部材を設けただけの簡易な構造により、コンパクトな油分離槽であっても、高い効率で被処理水中の油分を分離できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わる油分離槽の縦断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における多孔部材による整流作用の説明図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における図１とは別種の多孔部材の一例の構成図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における図１とは別種の多孔部材として整流格子を用いた場合の油分離槽の縦断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係わる油分離槽の縦断面図である。
【図６】実施例１における金網（多孔部材）の開口面積比と油分離効率の関係を示す線グラフである。
【図７】実施例２における金網（多孔部材）の枚数、仕切り板の枚数および潜り板の有無と油分離効率の関係を示す線グラフである。
【図８】実施例３における油分離槽の縦断面図である。
【図９】実施例３における油分離槽での分離効率のグラフである。
【図１０】従来例における重力式の油分離槽の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に添付図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。
【００２３】
〔第１の実施形態〕
図１は、本発明の第１の実施形態に係わる油分離槽の縦断面図である。この油分離槽は、被処理水から比重差により油分を分離する重力式の油分離槽であり、その内部に、被処理水が通過してその流れを整える多孔部材１２と、その多孔部材１２の下流側に配設され、下端に被処理水の通過路１５を形成した仕切り板１４とを備えている。図１は多孔部材として平面的な物体を使用した場合を示しており、多孔部材として立体的な物体を使用した場合は図４の縦断面図となる。いずれの場合も多孔部材の作用は同じ仕組みであるので、以後、特記がないかぎり図１によって説明を行う。
【００２４】
ここで、被処理水には、油濃度にかかわらず油分を含む排水全般が広く含まれる。例えば、水力発電所構内からの排水があげられる。
【００２５】
次に、本実施形態に係わる油分離槽中の被処理水の流れ（図１の実線矢印）について説明する。まず、被処理水は、流入口１１から油分離槽内の上流側に注入される。次に、被処理水が、多孔部材１２の内部を通過して整流された上で、仕切り板１４の下端と槽底面１７とで形成される通過路１５を通過する。この際、比重の小さい油分が浮上して（図１の点線矢印）、多孔部材１２や仕切り板１４の上流側（図１の点線で囲った油浮上域１３）に捕集され、油分が分離される。通過路１５を通過した被処理水はその下流側から排水口１６を通って系外に放出される。
【００２６】
次に、多孔部材１２の作用について説明する。多孔部材１２は、それ自体が油フィルタとなって油分を分離する作用、多孔部材１２に囲まれた領域で被処理水の流れを整え油分を浮上しやすくする作用、および多孔部材１２の下流側に流れが滞留する領域を生成して油分を捕集する作用を有する。
【００２７】
まず、多孔部材１２自体が油フィルタとなって油分を分離する作用について説明する。多孔部材１２は油分が通過するだけでなく、その孔径が十分に小さいと多孔部材１２に油分が吸着し、もしくは堰き止められて多孔部材上流側に油分が浮上して油分離できる。その結果、油分離量が増加するため、油分離槽全体の分離効率を向上させることができる。
【００２８】
次に、図２を参照して、多孔部材１２に囲まれた領域で被処理水の流れを整え油分を浮上しやすくする作用について説明する。図２（ａ）は多孔部材１２がない場合における被処理水の流れの説明図、図２（ｂ）は多孔部材１２がある場合における被処理水の流れの説明図である。図２（ａ）に示すように、多孔部材１２がない場合における被処理水の流れは、図２（ａ）中の実線矢印に示すように、槽底面１７に近い領域を通過して仕切り板１４の下端の通過路１５を通過する流れが主流となる。この場合、油分の多くは主流に乗ってそのまま通過路１５を通過してしまう。一方、図２（ｂ）に示すように、多孔部材１２を設けると、多孔部材１２に囲まれた領域における被処理水の流れは、図２（ｂ）中の実線矢印に示すように、高さ方向に流速が均一化した水平方向の流れとなる。多孔部材１２がない場合に油分を槽の下方に押し流していた流れがなくなるので、この領域では油分が浮上しやすくなる。
【００２９】
次に、多孔部材１２の下流側に流れが滞留する領域を生成して油分を捕集する作用について説明する。多孔部材１２の下流側では、流れは通過路１５に向かって集中する流れとなる。流れから外れた領域（図２（ｂ）中のハッチングで示した領域）では流速がほとんどゼロとなる。この領域に油分が到達すれば、流されることなく浮上して捕集される。
【００３０】
よって、多孔部材１２を設けてこれらの作用を発揮させることにより、コンパクトな油分離槽であっても、一定の油処理量を維持したままで油分離効率を向上させることができる。
【００３１】
なお、これらの作用が発揮できるように、多孔部材１２は、槽底面１７から被処理水の水面までをカバーするように配設されることが好ましい。
【００３２】
多孔部材１２の各孔の大きさ（孔径）は、小さい方が好ましい。多孔部材１２の孔径が小さい方が、多孔部材１２への油の吸着量が増加するとともに被処理水の整流効果が高くなり、油分離効率も高まるためである。
【００３３】
ただし、多孔部材１２の孔径が小さすぎると、油が多孔部材１２に吸着しすぎて目詰まりを起こす可能性もある。さらに、多孔部材１２を通過した被処理水中の油分が細泡化して浮上しにくくなり、分離が困難となる場合もある。そのため、多孔部材１２の各孔の大きさは、油分の略最小粒径と同一とすることが特に好ましい。このような孔の大きさとすることで、被処理水の流速、多孔部材１２への油吸着量および油分の細泡化の程度を適切な範囲にすることができる。
【００３４】
前記の通り、多孔部材１２は、平面的な物体でも立体的な物体でもよい。以下、平面的な多孔部材と立体的な多孔部材について、それぞれ詳細を述べる。
【００３５】
平面的な多孔部材１２としては、金網やその他細孔フィルタを例示できるが、価格の安さや入手・取扱の容易さから、金網が好ましい。金網の材質はさび防止のためステンレス製が好ましい。また、適切な整流効果が得られるように、金網の各開口部の大きさは、メッシュ数（１インチあたりの開口部の数）で表記して４０から８０メッシュとするのが好ましい。
【００３６】
ここで、平面的な多孔部材１２の枚数は、図１に示すように２枚とするだけでなく、３枚以上としてもよい。平面的な多孔部材１２の枚数を増やすことで整流効果が増大し、油分離効率を向上させることができるためである。ただし、平面的な多孔部材１２の枚数が多すぎると油分離効率が低下する傾向にあり、油分離効率を極大化する最適な枚数が存在する。一般には、平面的な多孔部材１２の枚数は２から３枚とするのが好ましい。
【００３７】
また、平面的な多孔部材１２は、一定長（例えば１００ｍｍ）以下の間隔を保って配置する必要がある。この配置間隔が広いと、枚数を増加しても十分な整流効果が得られないためである。
【００３８】
ここで、平面的な多孔部材１２として金網を用いた場合について説明したが、金網に代えて、ポリプロピレンなどの親油性繊維で製作した整流用の網を平面的な多孔部材１２として用い、油分を分離する作用を向上させるようにしてもよい。すなわち、網の素材を親油性繊維とすることにより、網が整流効果に加えて油吸着効果も持つこととなり、油分離槽の分離効率が更に向上する。
【００３９】
また、平面的な多孔部材１２として金網を用いる場合には、金網を油吸着材でコーティングして油分を分離する作用を向上させるようにしてもよい。すなわち、金網を油吸着材でコーティングすることにより、金網が整流効果に加えて油吸着効果も持つこととなり、油分離槽の分離効率が更に向上する。
【００４０】
立体的な多孔部材１２としては、図３のような整流格子を例示することができる。図３は整流格子で形成された立体的な多孔部材１２の構成図であり、図３（ａ）は斜視図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＸ部分の拡大図である。図３に示すように、整流格子は格子状に形成され、各々の格子が被処理水の流れ方向に奥行きｄを持つ水路１９を形成している。従って、縦横方向に水路１９が多段に形成された構造となっている。
【００４１】
図４は、立体的な多孔部材１２として整流格子を用いた場合の油分離槽の縦断面図である。油分離槽の内部には整流格子である立体的な多孔部材１２が配置されている。まず、被処理水は流入口１１から油分離槽内の上流側に注入され、被処理水は整流格子を用いた立体的な多孔部材１２の水路１９に流れ込む。これにより、格子状の水路１９により整流された上で、仕切り板１４の下端と槽底面１７とで形成される通過路１５を通過する。この際、比重の小さい油分が浮上して（図４の点線矢印）、立体的な多孔部材１２や仕切り板１４の上流側（図４の点線で囲った油浮上域１３）に捕集され、油分が分離される。通過路１５を通過した被処理水はその下流側から排水口１６を通って系外に放出される。
【００４２】
立体的な多孔部材１２の作用は平面的な多孔部材の場合と同じ仕組みであるが、平面的な多孔部材の場合は多孔部材で囲まれた領域で被処理水の流れが整えられるのに対して、立体的な多孔部材の場合は多孔部材内部の水路１９において被処理水の流れが整えられることが異なっている。
【００４３】
また、平面的な多孔部材１２として金網や細孔フィルタを用いた場合には、整流効果を得るために複数枚の多孔部材１２を用いることが望ましいが、立体的な多孔部材１２として整流格子を用いる場合には奥行きｄの大きさを適切に選定することで１個の多孔部材１２で十分な整流効果を得ることができる。なお、奥行きｄの選定に代えて、複数個の整流格子を立体的な多孔部材１２として用いてもよいことは言うまでもない。
【００４４】
続いて、仕切り板１４について説明する。仕切り板１４は、多孔部材１２を通過した被処理水の水面側の流れを堰き止め、被処理水が槽底面側の通過路１５を流れるようにする役割を有する。油分は被処理水中を浮上して水面近傍に集まるため、水面側の流れを堰き止めることで、下流に油分を流さないようにするためである。
【００４５】
第１の実施形態によれば、仕切り板１４の上流側に被処理水の整流用の多孔部材１２を設けただけの簡易な構造により、コンパクトな油分離槽であっても、高い効率で被処理水中の油分を分離できる。
【００４６】
〔第２の実施形態〕
図５は、本発明の第２の実施形態に係わる油分離槽の縦断面図である。本実施形態は、図１に示した第１の実施形態に対し、仕切り板１４を１枚追加して間隔を保って２枚とし、その間に新たに潜り板１８を設けたものである。図５は多孔部材として平面的な物体を使用した場合を示しており、多孔部材として立体的な物体を使用した場合は図４の縦断面図に仕切り板１４を１枚追加して間隔を保って２枚とし、その間に新たに潜り板１８を設けた形状（図は省略する）となる。
【００４７】
仕切り板１４の枚数は、図５に示すように２枚とするだけでなく、３枚以上としてもよい。仕切り板１４の枚数を増やすことで、油浮上域１３（図５中点線で囲った領域）を広くすることができ、油分離効率を向上させることができるためである。
【００４８】
仕切り板１４を２枚以上設けた場合には、仕切り板１４の間に潜り板１８を設けることが好ましい。潜り板１８とは、その上端が仕切り板１４の下端の位置より高くなるように仕切り板１４の間の槽底面１７に立設された板である。この潜り板１８は、仕切り板１４の下端側を通過してきた被処理水の流れを上側に変えて、油が上方に浮上し易いようにする役割を有する。
【００４９】
第２の実施形態によれば、仕切り板１４の枚数の最適化および潜り板１８の追加により、第１の実施形態での効果に加えて、さらに油分離効率を高めることができる。
【実施例】
【００５０】
実施例として油分離槽の条件を変化させた試験を行い、分離効率を比較した。ここで用いた水槽の縦断面の延長は１０００ｍｍであり、ここに水面高さ４００ｍｍとなるように被処理水を注水した。被処理水として、流量３８Ｌ／ｍｉｎの水を注入しながら、油滴を模擬した微粒子１０ｇを同時に油分離槽へ投入した。この微粒子には、比重０．７０、直径７５〜９０μmのフィライト微粒子を使用した。
【００５１】
多孔部材１２としては、市販の金網（ＳＵＳ３０４製、線径０．１８〜０．２９ｍｍ、１４〜８０メッシュ）を用い、この金網により槽底面１７から水面の全てをカバーした。
【００５２】
分離効率は、式（１）により算出した。ここで、分子の「油浮上域で浮上した微粒子の質量」および分母の「投入した微粒子の全質量」には、水槽の底に沈殿するなどして捕集できなかった微粒子の質量は含まれていない。
【００５３】
［式１］
分離効率＝油浮上域に浮上した微粒子の質量／投入した微粒子の全質量（式１）
〔比較例〕
比較例では、図１０に示すように金網（多孔部材１２）を設けず、仕切り板１４を１枚のみ設けた油分離槽を用いた。仕切り板１４は槽端面から水平方向に６００ｍｍ離れた位置に配置し、仕切り板下端の通過路１５の高さは５０ｍｍとした。
【００５４】
〔実施例１〕
実施例１では、金網（多孔部材１２）と仕切り板１４を１枚ずつ設けた油分離槽を用いた（図１において多孔部材１２の枚数を１枚としたもの）。金網は水槽端面から水平方向に１００ｍｍ離れた位置に配置し、その他の条件は比較例と同様とした。
【００５５】
図６は、実施例１における金網（多孔部材１２）の開口面積比と分離効率との関係を示す線グラフである。開口面積比は、金網の開口部と金網の全面積との比から求めた。なお、開口面積比１００％のデータＤ０は、金網を設けていない比較例の結果である。図６のラインＬ１から、金網がない比較例（データＤ０）と金網を入れた実施例１（データＤ１からＤ６）を比較すると、金網を入れることで分離効率が向上することが判る。さらに、金網を入れたケースを比較すると、開口面積比が小さい（メッシュが大きい）金網ほど分離効率が向上することが判る。なお、分離効率が最も高いデータＤ６（メッシュ８０、開口面積比１９％）では、金網の各開口部の幅が１４０μｍ程度となり、微粒子の粒径に近い大きさであった。
【００５６】
〔実施例２〕
図７は、実施例２における金網（多孔部材）の枚数、仕切り板の枚数および潜り板の有無と油分離効率の関係を示す線グラフである。図７のラインＬ２では、仕切り板１４を１枚としたまま、金網の枚数だけを１枚から４枚に変化させた（データＤ６〜Ｄ９）。金網は実施例１で用いた中で最も開口面積比の小さいもの（メッシュ８０）を用い、２枚目以降の金網は一枚目の金網の下流側に間隔が１００ｍｍとなるように配置した。その他の条件は実施例１と同様である。なお、金網枚数０枚のデータＤ０は前述の比較例の結果である。
【００５７】
図７のラインＬ２から、金網が２枚の時（データＤ７）に分離効率が最大となることが判る。ただし、より開口面積比が大きい金網（例えばメッシュ４０）を使用した試験では金網の枚数が３枚の時に分離効率が最大となる場合があった。最適な金網の枚数は、金網の仕様や被処理水の流れの状態によって異なり、必ずしも２枚が最適とは限らない。
【００５８】
図７のデータＤ１０は、図５に示す通り、金網２枚の条件で、仕切り板１４を２枚に増やし、仕切り板１４の間に潜り板１８を設置した条件で試験した結果である。２枚目の仕切り板１４は１枚目の下流側に間隔が３００ｍｍ（槽端面からの水平距離が９００ｍｍ）となるように設置した。その中間位置（槽端面からの水平距離が７５０ｍｍ）に潜り板１８を設置し、潜り板上端から仕切り板下端の長さ（ラップ長）は２００ｍｍとした。その他の条件はデータＤ７での条件と同様である。データＤ７に比較してデータＤ１０は、分離効率が５％程度増加していることが判る。よって、仕切り板１４を増やし、潜り板１８を追加することで分離効率をさらに向上させることができる。結果として、比較例のデータＤ０に対して、実施例２のデータＤ１０では、４０％以上も分離効率が向上した。
【００５９】
〔実施例３〕
次に、図８に示すような油分離槽を用意した。すなわち、多孔部材１２としての金網が２枚、仕切り板１４が１枚であり、延長が１０００ｍｍの油分離槽を用意し、１枚目の金網と流入口１１側の油分離槽の側壁との間は１００ｍｍ、２枚の金網間は１００ｍｍ、仕切り板１４の位置は流入口１１側の油分離槽の側壁から６００ｍｍ、仕切り板１４の通過路１５は５０ｍｍとした。また、金網は線径０．１８ｍｍで８０メッシュである。そして、流入口１１から３２．３Ｌ／ｍｉｎの水を注入しながら、フィライト微粒子に代えて、実際のタービン油１００ｍＬを同時に注入した。
【００６０】
そして、油浮上域１３の実際の油を回収し、（１）式により分離効率を求めた。その結果を、２枚の金網を設けなかった比較例とともに図９に示す。
【００６１】
図９に示すように、金網を設けない場合には、分離効率は約７５％であるが、２枚の金網を設けた場合には、分離効率は約９２％に向上した。
【符号の説明】
【００６２】
１１…流入口、１２…多孔部材、１３…油浮上域、１４…仕切り板、１５…通過路、１６…排水口、１７…槽底面、１８…潜り板、１９…水路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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