(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧浮上分離装置における加圧空気溶解水生成手段としての気液接触装置であって、加圧タンクと、この加圧タンク内に供給した空気と水とを接触させる気液接触層と、この空気と水とにより生成された加圧空気溶解水からなる液層と、前記気液接触層に立設した内筒と、上端部を気液接触層に臨ませた空気吸引管を介して当該気液接触層から取り入れた空気と前記の水との混合流体を前記内筒に向けて噴出するエジェクターと、前記気液接触層に設けられ、加圧タンク内を流下する気液混合流体に迂回流路を形成させるための複数の棚板とからなることを特徴とする気液接触装置。
【請求項２】
前記内筒は、その下端部を液層内に臨ませ、前記エジェクターを内筒の下端部の下方に位置させてなる請求項１に記載の気液接触装置。
【請求項３】
前記加圧タンクの上部内壁に、エジェクターから噴出する気液混合流体を各方向に分散流下させるための分散板を設けてなる請求項１または請求項２に記載の気液接触装置。
【請求項４】
前記内筒は、下端部が底板で仕切られており、また、前記エジェクターは、その下側を液層内に位置させ、その上側を前記底板を貫通させて内筒の内部に臨ませてなる請求項１に記載の気液接触装置。
【請求項５】
前記内筒の内部に、少なくとも１枚のバッフルを設けてなる請求項４に記載の気液接触装置。
【請求項６】
前記液層中に、加圧タンク外から空気を供給して曝気する散気装置を設けてなる請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の気液接触装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、下水を清澄な水と汚濁物質である汚泥に分離する水処理の一環としての加圧浮上分離装置における加圧空気溶解水（以下、加圧水という。）を得るための気液接触装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
加圧浮上分離装置は、処理原水に加圧水を混合し、処理原水中の浮遊物質を浮上分離させて処理原水中から浮遊物質を除去するための装置であって、下水処理場や浄化槽における排水処理あるいは工場排水やゴミ埋立地の浸出水の処理、雨水処理、さらには、最初沈殿池，最終沈殿池の代替、スカム分離濃縮や余剰汚泥の濃縮などの幅広い分野で利用されている。
【０００３】
図３の（ａ）は、従来の気液接触装置により得られた加圧水を用いて処理原水中の浮遊物質を浮上分離させる加圧浮上分離装置の概略構成についてシンボル的に示す断面図である。加圧浮上分離装置２０は、加圧浮上槽２１と、加圧水を得るための気液接触装置２２と、加圧浮上槽２１に上載される図示しない濃縮物回収装置とを備えて構成される。
【０００４】
加圧浮上槽２１には、処理原水流入口２１ａ、加圧水流入口２１ｂおよび処理水排出口２１ｃが形成され、処理原水流入口２１ａには、処理原水流入路２３が接続され、加圧水流入口２１ｂには、以下に説明する加圧水を送るための加圧水流入路２４が接続される。
【０００５】
また、気液接触装置２２を構成する加圧タンク２５には、圧縮空気供給口２５ａ、原水供給口２５ｂおよび加圧水吐出口２５ｃが形成され、圧縮空気供給口２５ａには、空気圧縮機２６からの圧縮空気供給路２７が接続され、原水供給口２５ｂには、一端が処理水排出路２８にポンプ２９を介して接続された原水供給路３０の他端が接続され、供給された原水と圧縮空気により、加圧タンク２５内において、高濃度の加圧水が生成される。加圧タンク２５の加圧水吐出口２５ｃには、一端が加圧浮上槽２１の加圧水流入口２１ｂに接続された加圧水流入路２４の他端が接続されている。
【０００６】
処理原水は、処理原水流入路２３を通り、また、加圧タンク２５で生成された加圧水は、加圧水流入路２４を通って、それぞれ加圧浮上槽２１に導入され、加圧浮上槽２１内の混合装置３１で均一に混合される。加圧浮上槽２１内には、固液分離の促進を図るための整流装置３２を設けてあり、また、処理水排出口２１ｃ側には固液分離用の仕切板３３を設けている。
【０００７】
従来の加圧水生成用の気液接触装置２２は、図３の（ｂ）に拡大して示すように、加圧タンク２５内に、充填材や棚板などの接触材で構成された気液接触部２２ａを設けて、ポンプ２９により原水供給路３０を経由して送給された加圧すべき水を加圧タンク２５内の上部から散水し、空気圧縮機２６からの圧縮空気と気液接触部２２ａで空気溶解させ、加圧タンク２５の底部に加圧水３４を得る加圧タンク方式を用いている。
【０００８】
また、図４に示すように、加圧タンク２５の外部に気液混合用のエジェクター３５を設置し、空気圧縮機２６から加圧タンク２５内に導入された圧縮空気と、ポンプ２９により原水供給路３０を経由して送給された加圧すべき水とを、このエジェクター３５により混合し、加圧タンク２５内に圧送するエジェクター方式も採用されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前者の加圧タンク方式は、加圧タンク２５内の上部から加圧すべき水を気液接触部２２ａに向け散水するだけであるから、圧縮空気の溶解効率が悪く、少しでもこの効率を良くするために気液接触部の接触材の径を小さくして表面積を大きくする手段もとられるが、その結果接触材相互の間隙が狭くなり、気液接触部の閉塞を招く欠点がある。そのため、径の小さ過ぎる接触材は使用できないのが実情である。
一方、後者のエジェクター方式も、圧縮空気と加圧すべき水とを加圧タンク２５の外部に設置したエジェクター３５により混合した後、加圧タンク２５内に噴出させるものであるから、加圧タンク方式と同様に圧縮空気の溶解効率が悪く、加圧水流入路２４から分岐した加圧水を循環ポンプ３６によりエジェクター３５への流入経路に還流させたり、また、エジェクター３５吐出口から加圧タンク２５に至る配管を垂直にしてできるだけ長く設計する等の手段により、溶解効率の向上を図っている。しかしながら、循環ポンプ３６や長い配管を別途必要とし、このような手段を講じたにしては満足な溶解効率が得られない欠点があった。
【００１０】
この発明は、上記した従来の加圧タンク方式やエジェクター方式による問題点を解決し、圧縮空気の溶解効率が良い加圧水生成用の気液接触装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、この発明は、加圧浮上分離装置における加圧水生成手段としての気液接触装置であって、加圧タンクと、この加圧タンク内に供給した空気と水とを接触させる気液接触層と、この空気と水とにより生成された加圧空気溶解水からなる液層と、前記気液接触層に立設した内筒と、上端部を気液接触層に臨ませた空気吸引管を介して当該気液接触層から取り入れた空気と前記の水との混合流体を前記内筒に向けて噴出するエジェクターと、前記気液接触層に設けられ、加圧タンク内を流下する気液混合流体に迂回流路を形成させるための複数の棚板とからなることを特徴とする気液接触装置を構成した。
【００１２】
前記内筒は、その下端部を液層内に臨ませ、前記エジェクターを内筒の下端部の下方に位置させ、また、前記加圧タンクの上部内壁に、エジェクターから噴出する気液混合流体を各方向に分散流下させるための分散板を設けて構成すると有効である。
また、前記内筒は、下端部が底板で仕切られており、前記エジェクターは、その下側を液層内に位置させ、その上側を前記底板を貫通させて内筒の内部に臨ませ、また、前記内筒の内部に、少なくとも１枚のバッフルを設けて構成することも有効である。
さらに、前記液層中に、加圧タンク外から空気を供給して曝気する散気装置を設けると、より有効である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態を図面に基づき説明する。図１はこの発明に係る加圧水生成用の気液接触装置の第１の実施形態についてシンボル的に示す断面図である。
気液接触装置１は、加圧タンク２と、気液接触層３と、加圧水からなる液層４と、内筒５と、エジェクター６と、前記気液接触層３に設けられる複数の棚板７とを主要部として構成される。
【００１４】
加圧タンク２は、ステンレス鋼等の防錆性材料製の密閉した容器であり、上部側に空気圧縮機１１から圧縮空気供給経路１１ｂを経由して圧縮空気を導入するための圧縮空気供給口１１ａが設けられ、また、下部側にポンプ１２を介して原水供給路１２ｂを経由して原水を導入するための原水供給口１２ａが設けられている。
【００１５】
空気圧縮機１１から供給された圧縮空気とポンプ１２を介して供給された原水とは、加圧タンク２内の気液接触層３において微細な気泡を有する高濃度の加圧水を生成し、下部側に加圧水からなる液層４を形成する。
【００１６】
気液接触層３内には、複数本の内筒５，５を、当該内筒５，５の下端部を前記液層４内に臨ませる態様で立設する。内筒５，５は、加圧タンク２内に間隔を開けて均等に所要の本数設けられることが好ましいが、もちろん場合によっては単一本数であってもよい。
【００１７】
内筒５，５の下方の対応する位置には、エジェクター６，６を配設する。このエジェクター６，６は、その吐出部と内筒５，５の下端部とにやや間隙を設けて配設する。そして、エジェクター６，６には、ポンプ１２からの原水供給路１２ｂと、上端部を気液接触層３に臨ませてある空気吸引管１３とが接続される。エジェクター６，６は、空気吸引管１３を介して取り入れた空気とポンプ１２から供給された原水とを混合し、その混合流体を、前記内筒５，５に向かって噴出する。この場合、液層４の水面から加圧タンク２の上部内壁までの高さは、エジェクター６，６からの噴出流体が加圧タンク２の上部内壁に到達するに十分な距離となるように、あらかじめ設定してある。
【００１８】
気液接触層３である加圧タンク２の内側壁と内筒５，５の外壁との間および内筒５，５の外壁の相互間には、複数の棚板７を交互に設けてある。エジェクター６，６から内筒５，５に噴出した混合流体は、加圧タンク２の上部内壁にぶつかって下方に流れを変え、気液接触層３において複数の棚板７により図中矢印で示すように迂回流路を形成する間に十分に接触し、微細な気泡を有する加圧水を生成する。この加圧水は、加圧タンク２の下部の加圧水吐出口２ｂから図示しない加圧浮上分離装置に送られる。
【００１９】
なお、加圧タンク２の上部内壁に、図示のような逆三角錐形状の分散板２ａを設けておくと、エジェクター６，６から内筒５，５の内部を通り噴出した混合流体が、この分散板２ａにより加圧タンク２内の各方向に分散流下し、より効率よく気液接触が行える。また、加圧タンク２の下部側にも、空気圧縮機１１から別の圧縮空気供給経路１１ｃを設け、その先端を液層４中の散気装置１４に接続して、液層４を曝気するようにすれば、より高濃度の加圧水を得ることができる。
【００２０】
上記した第１の実施形態の作用について説明する。空気圧縮機１１からの圧縮空気は、圧縮空気供給経路１１ｂを経由して加圧タンク２の上部側より気液接触層３に導入される。液層４の水面下に設けたエジェクター６，６には、ポンプ１２から原水供給路１２ｂを経由して原水が導入され、かつ、上端部を気液接触層３に臨ませてある空気吸引管１３から空気が取り入れられて、その混合流体を、内筒５，５に向かって噴出する。噴出流体は、加圧タンク２の上部内壁にぶつかって分散流下し、気液接触層３で複数の棚板７により迂回流路を形成する間に十分に気液接触し、微細な気泡を有する加圧水を生成する。得られた加圧水は、加圧水吐出口２ｂより取り出される。
【００２１】
次に、図２はこの発明に係る加圧水生成用の気液接触装置の第２の実施形態についてシンボル的に示す断面図である。この第２の実施形態において、上記した第１の実施形態で使用した部位および部材には共通の符号を付したので、これらについては詳しい説明は省略することとする。
【００２２】
気液接触層３内には、加圧タンク２と同心円状に単一の内筒５を立設する。この内筒５は、液層４と隔絶するように下端部に底板５ａを設けている。そして、底板５ａを貫通して上側が内筒５の内部に臨むように、間隔を開けて均等に複数本（場合によっては単一本数であってもよい。）のエジェクター６，６を配設する。エジェクター６，６は、その下側が液層４内に没しており、これに、ポンプ１２からの原水供給路１２ｂと、上端部を気液接触層３に臨ませてある空気吸引管１３とが接続される。エジェクター６，６は、空気吸引管１３を介して取り入れた空気とポンプ１２から供給された原水とを混合し、その混合流体は、前記内筒５の内部に向かって噴出し、当該内筒５の上端部から越流する。この場合、内筒５の内部に、少なくとも１枚のバッフル５ｂを設けておくと、空気溶解効率がより向上する。
【００２３】
内筒５の上端部から越流した噴出流体は、気液接触層３、つまり加圧タンク２の内側壁と内筒５の外壁との間に交互に設けた複数の棚板７により図中矢印で示すように迂回流路を形成する間に十分に接触し、微細な気泡を有する加圧水を生成する。この加圧水は、加圧タンク２の下部の加圧水吐出口２ｂから図示しない加圧浮上分離装置に送られる。なお、生成した加圧水の一部を循環ポンプ１５を介して原水供給路１２ｂに循環させてもよい。
【００２４】
上記した第２の実施形態の作用について説明する。空気圧縮機１１からの圧縮空気は、圧縮空気供給経路１１ｂを経て加圧タンク２の上部側より気液接触層３に導入される。エジェクター６，６には、ポンプ１２から原水供給路１２ｂを経由して原水が導入され、かつ、上端部を気液接触層３に臨ませてある空気吸引管１３から空気が取り入れられて、その混合流体を、内筒５の内部に向かって噴出する。噴出流体は、バッフル５ｂにぶつかりながら内筒５の水位を上昇させ、その上端部より越流する。そして、気液接触層３で複数の棚板７により迂回流路を形成する間に十分に気液接触し、微細な気泡を有する加圧水を生成する。得られた加圧水は、加圧水吐出口２ｂより取り出される。なお、加圧タンク２の下部側にも、空気圧縮機１１から別の圧縮空気供給経路１１ｃを設け、その先端を液層４中の散気装置１４に接続し、液層４を曝気するようにすれば、より高濃度の加圧水を得ることができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る加圧水生成用の気液接触装置によれば、加圧タンクの内部にエジェクターを配設し、気液接触層に立設した内筒に向けて混合流体を噴出すると共に、気液接触層に複数の棚板を設けて加圧タンク内を流下する気液混合流体に迂回流路を形成するように構成したので、従来の加圧タンク方式やエジェクター方式と比較して、圧縮空気の溶解効率がよく、特に、空気吸引管の上端部から気液接触層の空気を取り入れることにより、エジェクターで一度溶解させたものにさらに空気溶解させる形となり、より溶解効率を向上させることができる。したがって、気液接触層の接触材をそれほど密にする必要がなく、複数の棚板による迂回流路を形成するだけで、十分な気液接触が行え、閉塞を招くようなことがない。
【００２６】
図１に示す第１の実施形態では、エジェクターを液層内に設け、水面下より混合流体を噴出するので、液層をかき混ぜると共に、液層界面での気液接触による空気溶解が促進される。そして、噴出流体は、加圧タンク２の上部内壁に設けた分散板により加圧タンク内の各方向に分散流下し、より効率よく気液接触が行える。
【００２７】
また、図２に示す第２の実施形態では、液層と隔絶された内筒の内部に、エジェクターから混合流体を噴出させるので、エジェクターで溶解しきれなかった気泡を内筒で十分に溶解させることができる。したがって、従来のエジェクター方式のように加圧タンクの外部に長い配管を設ける必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る加圧水生成用の気液接触装置の第１の実施形態についてシンボル的に示す断面図である。
【図２】この発明に係る加圧水生成用の気液接触装置の第２の実施形態についてシンボル的に示す断面図である。
【図３】（ａ）は、従来の気液接触装置により得られた加圧水を用いて処理原水中の浮遊物質を浮上分離させる加圧浮上分離装置の概略構成についてシンボル的に示す断面図、（ｂ）は、従来の加圧水生成用の気液接触装置の一例をシンボル的に示す断面図である。
【図４】従来の加圧水生成用の気液接触装置の他の例をシンボル的に示す断面図である。
【符号の説明】
１  …気液接触装置
２  …加圧タンク
２ａ…分散板
２ｂ…加圧水吐出口
３  …気液接触層
４  …液層
５  …内筒
５ａ…底板
５ｂ…バッフル
６  …エジェクター
７  …棚板
１１  …空気圧縮機
１１ａ…圧縮空気供給口
１１ｂ…圧縮空気供給経路
１１ｃ…圧縮空気供給経路
１２  …ポンプ
１２ａ…原水供給口
１２ｂ…原水供給路
１３  …空気吸引管
１４  …散気装置
１５  …循環ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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