(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を所定圧力に加圧した状態で空気を過飽和状態になるまで溶解させたのち、前記所定圧力を常圧に戻して前記液体中に溶解している空気を析出させることにより微細気泡を発生させる気泡発生装置において、
前記所定圧力の静水圧が得られる深さを有する管と、
前記管内に形成され、前記液体を少なくとも前記所定圧力の静水圧が得られる深さまで下降させる下降流路と、
前記下降流路の液体中に空気を噴出して該液体中に過飽和状態になるまで空気を溶解させる空気噴出手段と、
前記管内に形成され、前記下降流路に連通するとともに、前記過飽和状態になるまで空気が溶解した液体を上昇させて常圧に戻すことにより前記液体中に溶解している空気を微細気泡として析出させる第１の上昇流路と、
前記管内に形成され、前記空気噴出手段で噴出された空気のうち前記液体中に溶解しなかった空気を前記第１の上昇流路に流入しないように浮上させて液体中から放出する第２の上昇流路と、
前記第２の上昇流路に前記管の上端部に向けて圧縮空気を噴射する第２の空気噴出手段とを設け、
該第２の空気噴出手段が噴出する空気により前記第２の上昇流路に上昇流を形成するようにしたことを特徴とする気泡生成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気泡生成装置に係り、特に工場排水等を浄化処理する加圧式浮上分離装置に用いられる気泡生成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
加圧式浮上分離装置は、気泡生成装置で発生させた微細気泡に原水中の懸濁物を付着させて浮上させることにより、原水中の懸濁物を分離する装置である。
この加圧式浮上分離装置で微細気泡を発生させるには、図５に示すように、浮上タンク１から空気溶解タンク３に循環供給される原水又は処理水を加圧ポンプ２で加圧するとともに、コンプレッサ４から圧縮空気を供給して飽和状態まで空気を溶解させた後、減圧弁５で常圧に戻し、溶解空気を析出させて微細気泡発生させる方法がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記方法では、原水又は処理水を加圧するために大揚程の加圧ポンプを用いなければならず、高い消費電力が必要となるためランニングコストが増大するという欠点がある。
また、部品点数が多く、複雑な装置構成となるため、運転操作が難しく、メンテナンスに多大な労力を要するという欠点がある。
【０００４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、簡素な装置構成で且つランニングコストが安価な気泡生成装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するために、液体を所定圧力に加圧した状態で空気を過飽和状態になるまで溶解させたのち、前記所定圧力を常圧に戻して前記液体中に溶解している空気を析出させることにより微細気泡を発生させる気泡発生装置において、前記所定圧力の静水圧が得られる深さを有する管と、前記管内に形成され、前記液体を少なくとも前記所定圧力の静水圧が得られる深さまで下降させる下降流路と、前記下降流路の液体中に空気を噴出して該液体中に過飽和状態になるまで空気を溶解させる空気噴出手段と、前記管内に形成され、前記下降流路に連通するとともに、前記過飽和状態になるまで空気が溶解した液体を上昇させて常圧に戻すことにより前記液体中に溶解している空気を微細気泡として析出させる第１の上昇流路と、前記管内に形成され、前記空気噴出手段で噴出された空気のうち前記液体中に溶解しなかった空気を前記第１の上昇流路に流入しないように浮上させて液体中から放出する第２の上昇流路と、前記第２の上昇流路に前記管の上端部に向けて圧縮空気を噴射する第２の空気噴出手段とを設け、該第２の空気噴出手段が噴出する空気により前記第２の上昇流路に上昇流を形成するようにしたことを特徴とする。
【０００６】
本発明によれば、下降流路を下降する液体は、所定圧力の静水圧が得られる深さで空気噴出手段から空気が噴出されて、過飽和状態になるまで空気が溶解される。そして、過飽和状態になるまで空気が溶解された液体は、第１の上昇流路を上昇して常圧に戻ることにより液体中に溶解している空気が微細気泡として析出される。このように、静水圧を利用して液体に所定圧力を加圧するようにした。
【０００７】
また、第２の上昇流路により、空気噴出手段から噴出された空気のうち液体中に溶解しなかった空気を前記上昇流路に流入しないようにしたので、懸濁物の分離効果が良い微細気泡のみを生成することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係る気泡生成装置の好ましい実施の形態について詳説する。
図１は、本発明に係る気泡生成装置が適用される加圧式浮上分離装置の実施例の構成図である。同図に示すように、前記加圧式浮上分離装置１０は、主として、浮上タンク１２と気泡生成装置１４とから構成される。
【０００９】
前記浮上タンク１２は、上部が開口された箱型に形成され、内部を仕切壁１６により原水室１８と処理水室２０とに仕切られている。この仕切壁１６の下端部と浮上タンク１２の底部との間には隙間が形成されており、前記原水室１８と処理水室２０とはこの隙間を介して連通されている。
前記原水室１８には、図示しない凝集タンクから供給される懸濁物を含有した原水と後述する気泡生成装置１４から供給される微細気泡を含有した処理水との混合液が供給される。この原水室１８に供給された原水中の懸濁物は、処理水中の微細気泡に付着して原水室１８の水面上に浮上し、これにより、原水が懸濁物と処理水とに分離される。原水室１８上に浮上した懸濁物は、原水室１８上方に設置されたスカムスキーマ２２によって掻き寄せられてタンク外に排出される。
【００１０】
一方、処理水室２０には、前記原水室１８で懸濁物が分離された処理水が仕切壁１６の下方に形成された隙間を通って流入する。この処理水室２０に流入した処理水は、一部が、循環ポンプ２４で気泡生成装置１４に送水され、残りが図示しないポンプで次の処理工程に送水される。
前記気泡生成装置１４は、図２に示すように、気泡生成管２６と空気供給装置２８とを主要構成部材として構成され、気泡生成管２６には、浮上タンク１２で処理された処理水が供給される。
【００１１】
前記気泡生成管２６は、上端が開放された円筒状に形成され、下端部近傍で空気を溶解させるのに十分な水圧が得られる深さを有している。この気泡生成管２６の内部には、同軸上に第１の仕切管３０が挿入され、更にその第１の仕切管３０の内部に第２の仕切管３２が挿入されている。また、この気泡生成管２６の上端近傍には、気泡生成管２６で生成した微細気泡を含有する処理水の排出口３４が形成され、前記浮上タンク１２の原水室１８の底部近傍に連通されている。
【００１２】
前記第１の仕切管３０は、上端、下端ともに開放された円筒状に形成され、下端が前記気泡生成管２６の下端よりも上方に位置するように前記気泡生成管２６内に設置されている。
前記第２の仕切管３２は、上端、下端ともに開放された円筒状に形成され、上端が前記第１の仕切管３０の上端よりも下方に位置するとともに、下端が前記第１の仕切管３０よりも上方に位置するように前記第１の仕切管３０内に設置されている。また、この第２の仕切管３２の上端近傍には、処理水の供給口３６が形成され、前記浮上タンク１２の処理水室２０に連通されている。
【００１３】
前記の如く第１の仕切管３０と第２の仕切管３２が挿入された気泡生成管２６の内部は、第２の仕切管３２内を通る下降流路３８、第２の仕切管３２と第１の仕切管３０との間を通る第２の上昇流路４０及び第１の仕切管３０と気泡生成管２６との間を通る第１の上昇流路４２が形成される。
前記下降流路３８の下端部近傍には、後述する空気供給装置２８から供給される圧縮空気の噴射ノズル４４が設置されている。この噴射ノズル４４からは、圧縮空気が気泡生成管２６の下方に向けて噴射される。
【００１４】
また、前記第２の上昇流路４０の中央部付近にも、後述する空気供給装置２８から供給される圧縮空気の噴射ノズル４６、４６、…が設置されている。この噴射ノズル４６、４６、…からは、圧縮空気が気泡生成管２６の上方に向けて噴射される。
前記空気供給装置２８は、エアコンプレッサ４８、減圧弁５０、流量計５２及び流量調整弁５４、５４から構成され、エアコンプレッサ４８で生成した圧縮空気を前記噴射ノズル４４及び噴射ノズル４６、４６、…に供給する。
【００１５】
前記の如く構成された本発明に係る気泡生成装置の実施例の作用は次の通りである。
浮上タンク１２で懸濁物が分離された処理水の一部は、循環ポンプ２４によって気泡生成管２６の供給口３６に送水される。そして、供給口３６に送水された処理水は、下降流路３８を下降して気泡生成管２６の下端部に導かれる。
【００１６】
一方、空気供給装置２８からは、エアコンプレッサ４８で生成した圧縮空気が噴射ノズル４４及び噴射ノズル４６、４６、…に供給される。噴射ノズル４４に供給された圧縮空気は、下降流路３８内を気泡生成管２６の下方に向かって噴射され、噴射ノズル４６、４６、…に供給された圧縮空気は、第２の上昇流路４０内を気泡生成管２６の上方に向かって噴射される。
【００１７】
ここで、気泡生成管２６は、深く形成されているため、気泡生成管２６の下端部近傍では、空気が溶解するのに十分な水圧が得られている。したがって、前記噴射ノズル４４から噴射された圧縮空気は、気泡生成管２６の下端部近傍の処理水中に溶解する。
しかしながら、前記噴射ノズル４４から噴射された圧縮空気は、全て処理水中に溶解するわけではなく、処理水中には不溶解空気が発生する。
【００１８】
ここで、前記第２の上昇流路４０には、噴射ノズル４６、４６、…から噴射された圧縮空気のエアリフト効果により上昇流が生じているので、前記不溶解空気は、全てこの第２の上昇流路４０に導入される。そして、導入された不溶解空気は、この第２の上昇流路４０を上昇して、第１の仕切管３０の上端開放部から大気中に放出される。
【００１９】
一方、空気が溶解された処理水は、第１の上昇流路４２内に導入される。そして、この第１の上昇流路４２を上昇して、気泡生成管２６の上端部に形成された排出口３４から排出される。この際、前記処理水は、第１の上昇流路４２内を上昇することにより水圧が低下するので、溶解された空気が析出して、微細気泡が発生する。
【００２０】
このように、本実施の形態の気泡生成装置１４によれば、従来のように大揚程の加圧ポンプを用いる必要がないため、ランニングコストが安価で済む。
また、構成部材も少なく、簡素な装置構成のため、運転操作が簡単で且つメンテナンスが容易である。
更に、不溶解空気を除去した微細気泡を含有する処理水のみを取り出すことができるので、浮上タンク１２において効率的な浮上分離が可能になる。
【００２１】
なお、図３に示すように、第１の仕切管３０に供給口３６を形成するとともに、第１の仕切管３０と第２の仕切管３２との間を流路（前記実施例における第２の上昇流路４０）を下降流路３８として使用し、第２の仕切管３２内の流路（前記実施例における下降流路３８）を第２の上昇流路４０として使用しても同様の効果が得られる。
【００２２】
また、図４に示すように、気泡生成管２６内を縦方向に仕切る仕切り板５６、５８により、気泡生成管内２６に下降流路３８、第２の上昇流路４０及び第１の上昇流路４２を形成しても、同様の効果が得られる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、従来のように大揚程の加圧ポンプを用いる必要がないため、ランニングコストが安価で済む。また、構成部材も少なく、簡素な装置構成のため、運転操作が簡単で且つメンテナンスが容易である。更に、不溶解空気を除去した微細気泡を含有する液体のみを取り出すことができるので、浮上分離装置に適用することにより、効率的な浮上分離を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る気泡生成装置が適用される加圧式浮上分離装置の実施例の構成図
【図２】本発明に係る気泡生成装置の実施例の説明図
【図３】本発明に係る気泡生成装置の他の実施例の説明図
【図４】本発明に係る気泡生成装置の他の実施例の説明図
【図５】従来の加圧式浮上分離装置の構成図
【符号の説明】
１０…加圧式浮上分離装置
１２…浮上タンク
２６…気泡生成管
２８…空気供給装置
３０…第１の仕切管
３２…第２の仕切管
３４…排出口
３６…供給口
３８…下降流路
４０…第２の上昇流路
４２…第１の上昇流路
４４、４６…噴射ノズル
【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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