(57)【要約】 【課題】    油水分離を行うべき被処理液の性状に関わらず、簡便にしてしかも高速に油水分離の処理がきるようにしたい。  【解決手段】    処理槽１０に貯留してある水と油分が混合した状態の被処理液中でノズル１６から微細気泡を発生させて、被処理液中に含まれる油分を浮上させ、水と油分とを分離させるに当り、微細気泡を発生させる気体として、炭酸ガスを含有しているものを用いる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理槽に貯留してある水と油分が混合した状態の被処理液中で微細気泡を発生させて、被処理液中に含まれる油分を浮上させ、水と油分とを分離させる油水分離方法において、
該微細気泡を発生させる気体は二酸化炭素ガスを含有しているものであることを特徴とする油水分離方法。  
【請求項２】
上記請求項１の油水分離方法において、該微細気泡を発生させる気体は大気と二酸化炭素ガスを混合したものであることを特徴とする油水分離方法。  
【請求項３】
上記請求項２の油水分離方法において、該微細気泡を発生させる気体は、大気への二酸化炭素ガスの含有を大気中の湿度に合わせて行ったものであることを特徴とする油水分離方法。  
【請求項４】
上記請求項２の油水分離方法において、該微細気泡を発生させる気体は、大気への二酸化炭素ガスの含有を大気中の二酸化炭素ガスの濃度に合わせて行ったものであることを特徴とする油水分離方法。  
【請求項５】
上記請求項２の油水分離方法において、該微細気泡を発生させる気体は、大気への二酸化炭素ガスの含有を降雨の時間経過に合わせて行ったものであることを特徴とする油水分離方法。  
【請求項６】
処理槽に貯留してある水と油分が混合した状態の被処理液中で微細気泡を発生させて、被処理液中に含まれる油分を浮上させ、水と油分とを分離させる油水分離装置において、
該処理槽から被処理液を汲み出し空気供給配管系統から取り込んだ大気とともにポンプで加圧して被処理液中にノズルから吐出せしめ微細気泡を発生させる被処理液循環系統と、該被処理液循環系統に接続した二酸化炭素ガスを取り込む二酸化炭素ガス供給配管系統を設けたことを特徴とする油水分離装置。  
【請求項７】
上記請求項６の油水分離装置において、被処理液循環系統に、圧縮空気を取り込む圧縮空気供給配管系統を接続したことを特徴とする油水分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理槽に貯留してある水と油分が混合した状態の被処理液中に微細気泡を供給して、被処理液中に含まれる油分を浮上させ、水と油分とを分離させる油水分離方法及び油水分離装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
処理槽に貯留してある水と油分が混合した状態の被処理液中に微細気泡を供給して、被処理液中に含まれる油分を浮上させ、水と油分とを分離させる浮上分離法になる従来技術として、下記特許文献１に記述されたものがある。
【０００３】
この従来技術では、大容量の処理槽から被処理液を汲み上げ加圧した後に加圧空気を混合溶解させ、余剰空気を除去した後に処理槽内に噴射減圧することによって、処理槽内の被処理液中に微細気泡を発生させている。この微細気泡と油分が吸着することで、油分は浮上し、油と水が分離する。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−３１７８４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術は、被処理液の油分が高濃度から中濃度までの油水分離の処理能力が高いが、中濃度から低濃度までの処理能力は比較的低く、油水分離の処理時間が長くなってしまう。これは、油分濃度が比較的高い状態の被処理液では被処理液中に存在する油粒子が多く、微細気泡と吸着する確率が高いためであり、被処理液中の油分濃度は急激に低下する。しかし、油分濃度が比較的低い状態の被処理液では、被処理液中に油粒子の数が少なく、微細気泡と吸着する確率が減ってしまうためである。被処理液が空気圧縮機のドレンである場合、被処理液の油分濃度は、大気の湿度が高くなるほど低下すると云うように、大気の湿度で変化する。
【０００６】
被処理液における油分濃度の変化により、処理時間を変化させれば対応できるが、常に油分濃度を監視する機構を設けると、装置が複雑化する。
【０００７】
また、被処理液中の油粒子径が変化することがあり、油粒子径の小さな被処理液に対しても上記と同様に処理時間は長くなってしまう。これは油の粒子径が小さいことによる油粒子そのものの浮力が小さくなるほかに、微細気泡との吸着する確率が減ってしまうためである。被処理液の油粒子径は被処理液を圧縮空気により強制的に搬送したときやその圧縮空気との混合状態で変化してくる。
【０００８】
被処理液における油粒子径の変化により、微細気泡の気泡径を変化させれば対応できるが、常に油粒子径を監視し、その油粒子径に合わせた気泡径の微細気泡を発生させる機構を設けると、装置が複雑化する。
【０００９】
油分濃度と油粒子径を油水分離性能について比較したところ、油分濃度よりも油粒子径が微細気泡による油水分離性能に大きく影響し、油粒子径が大きければ、微細気泡に吸着する確率が増え、さらに油粒子そのものの浮力が増加して油水分離が容易になることが確かめられた。
【００１０】
油粒子径を大きくすることができれば、どのような被処理水であっても高速に油水分離ができるようになるが、油粒子径を大きくする薬品等を用いると、薬品の分離回収において水質管理が難しくなる。
【００１１】
さらに油水分離性能について検討していたところ、晴れの日や降雨開始直後と長雨の後においては、油水分離性能が大きく変化することがわかった。また、ある地点で採取した被処理液を試料として分け、一方の試料はその地点で油水分離を行ない、他方の試料は別の地点に運搬して同一の油水分離装置を用いて油水分離を実行したところ、実験場所によって油水分離性能が大きく変化することもわかった。
【００１２】
それらの原因を究明したところ、降雨の前後や実験場所の移動において、被処理液に含まれる二酸化炭素ガス（以下、炭酸ガスと略記）の濃度に変動があり、炭酸ガスの存在が油水分離性能の差に大きな影響を及ぼしていることが確かめられた。
【００１３】
そこで本発明の目的は、被処理液の性状に関わらず簡便にしてしかも高速に油水分離の処理ができる油水分離方法及び油水分離装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成する本発明油水分離方法の特徴とするところは、処理槽に貯留してある水と油分が混合した状態の被処理液中で微細気泡を発生させて、被処理液中に含まれる油分を浮上させ、水と油分とを分離させる油水分離方法において、該微細気泡を発生させる気体として二酸化炭素ガスを含有しているものを用いることにある。
【００１５】
上記目的を達成する本発明油水分離装置の特徴とするところは、処理槽に貯留してある水と油分が混合した状態の被処理液中で微細気泡を発生させて、被処理液中に含まれる油分を浮上させ、水と油分とを分離させる油水分離装置において、該処理槽から被処理液を汲み出し空気供給配管系統から取り込んだ大気とともにポンプで加圧して被処理液中にノズルから吐出せしめ微細気泡を発生させる被処理液循環系統と、該被処理液循環系統に接続した二酸化炭素ガスを取り込む炭酸ガス供給配管系統を設けたことにある。
【発明の効果】
【００１６】
炭酸ガス（二酸化炭素ガス）は、空気よりも水に対する溶解度が高く、多量の炭酸ガスを被処理液に溶解させることができる。そこで炭酸ガスを溶解させ加圧した被処理液をノズルから噴射減圧させると、被処理液に溶解している炭酸ガスが微細気泡として多量に発生し、油分が微細気泡に吸着する確率が高まり、効率よく高速に被処理液を油水分離処理できる。
【００１７】
また、油分は大気より炭酸ガスと結合しやすい傾向をもっているので、処理槽中に発生した炭酸ガスを含有する微細気泡は大気を利用した微細気泡よりも多くの油分と一体化し、上記するように多量の微細気泡が発生することと相俟って、効率よく高速に被処理液を油水分離処理できる。
【００１８】
炭酸ガスの供給に複雑な構成を必要とせず、大気にも炭酸ガスが存在するので、炭酸ガスの供給時期を湿度や降雨の時間経過にあわせて限定することによって、大気への散逸消費量を制限し、環境に配慮することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図に従って説明する。
【実施例１】
【００２０】
図1は、本発明の第一の実施形態になる油水分離装置１の配管系統図である。
【００２１】
図１において、１０は油水分離を行う処理槽で、被処理液を貯留し油水分離を行う分離部１１とこの分離部１１で浮上分離した油分を回収する浮上油受け部１２とがあり、分離部（請求項に記述する処理槽に該当する）１１と浮上油受け部１２は遮蔽板１３で仕切ってある。処理槽１０の側面下部には、分離部１１と連通するように筒状の大気泡分離部１４を横向きに設けてあり、大気泡分離部１４の天井部には分離部１１の側面上部に連通する大気泡排出管１５を設けてあり、大気泡分離部１４の端部にはノズル１６を設けてある。
【００２２】
分離部１１の底に取付けた配管５１は循環ポンプ３１と接続し、循環ポンプ３１の出口側配管５２は大気泡分離部１４に設けたノズル１６に接続してある。配管５１から循環ポンプ３１や配管５２を経てノズル１６に至る経路は、槽外循環をなす被処理液循環系統を構成している。
【００２３】
ノズル１６は循環ポンプ３１により分離部１１の底から汲み出した被処理液と後述するようにこの被処理液に取り込まれ溶解させた大気や炭酸ガスを微細気泡として噴出するが、被処理液に溶解仕切れずに大気泡のままとなったものは大気泡排出管１５から分離部１１の上部における被処理液の上面近傍に導くようにしている。大気泡分離部１４と大気泡排出管１５とで、気泡除去手段を構成している。
【００２４】
被処理液循環系統の配管５１には、大気（空気）や二酸化炭素を供給する三方電磁弁３３を気体供給管５３，５４やバルブ（逆止弁）３４を介して接続してある。即ち、大気（空気）は、空気取入管５５から流量調整器４１，空気供給管５６を経て三方電磁弁３３から供給する。また、炭酸ガスは、液化炭酸ガスボンベ２０から配管５８，圧力調整器４２，配管５９，流量調整器４３，配管６０を経て三方電磁弁３３から供給する。流量調整器４１，４３は空気や炭酸ガスの流量を調節し、圧力調整器４２は炭酸ガスの圧力を減圧する。空気取入管５５や液化炭酸ガスボンベ２０から循環ポンプ３１の入口側配管５１に接続される両経路は、微細気泡作成用の空気供給配管系統と炭酸ガス供給配管系統を構成している。
【００２５】
被処理液は、配管６２，供給ポンプ３５，配管６３，バルブ３６，配管６４を経て、配管５４と循環ポンプ３１の入口側配管５１を介して供給するようになっており、配管６２から配管５１までは被処理液供給系統を構成している。
【００２６】
分離部１１の上部、図では遮蔽板１３に分離部１１の上部から処理済で油分濃度が低下した被処理液（以下、処理済液と略記）を排出する排出管１７を設けてあり、排出管１７は分離部１１との接続部（管座）から持ち上げ、その下流を分離部１１との接続部よりも低い位置まで配管してあり、処理済液はバルブ３７を介し、配管６５で油分離分離装置外部へ排出する。排出管１７の分離部１１との接続部（管座）から配管６５までは、処理済液排出系統を構成している。なお、処理済液の油分濃度が低下していることについては、後述する。
【００２７】
排出管１７の最高位は、処理槽１０における遮蔽板１３の最高位よりも低くして位置差Ｄ１を持たせてある。従って、分離部１１内における被処理液面H１は排出管１７の最高位で規制され、バルブ３７を閉止し分離部１１内に被処理液を供給していけば、被処理液面Ｈ１は排出管１７の最高位よりも上昇していくので、排出管１７はバルブ３７の開閉で被処理液を排出したり水位を調整したりする機能を備えていることになる。因みに、被処理液面Ｈ１の上部には油水分離で上昇した浮上油の浮上油液面H２が形成される。
【００２８】
浮上油受け部１２の底部は、油分を排出する油分排出管６６を介してスカムタンク３８に接続してある。図示しないが、分離部１１の底部から外部に配管を設け、その途中にバルブを設けてあり、分離部１１内部の被処理液を外部に排出する必要のある場合に、これらを用いる。
【００２９】
なお、被処理液を供給する配管６４は分離部１１の下部に接続してもよい。また、図１に示した二点鎖線で囲んだ部分は油水分離装置１の本体の範囲であり、ここに各配管を接続して、油水分離処理ができるようになる。
【００３０】
次に、油水分離処理を行う油水分離装置１の操作を概略的に説明する。
【００３１】
まず準備として、分離部１１に清水または油分濃度の低い処理済液などを充満させ、被処理液面Ｈ１が排出管１７の最高位に一致したら、循環ポンプ３１を運転する。この時、バルブ３６，３７は閉止、供給ポンプ３５は停止しており、三方電磁弁３３は配管５６側にしておくと、清水または処理済液が配管５１を流れることによって、配管５４側が負圧となり、流量調整器４１やバルブ３４を介して大気が気体供給配管５３から清水または処理済液に流入する。流入した大気は、配管５１内を流れる流体に混入し、循環ポンプ３１で加圧され溶解する。この運転を暫く行うと、分離部１１における清水または処理済液の温度が上昇する。循環ポンプ３１出口での圧力は、所要動力を少なくすることと微細気泡の直径を小さくすることを考慮すると、０．５〜０．７ＭＰa程度が好ましい。
【００３２】
分離部１１における清水または処理済液の温度が所望温度に上昇したら、被処理液循環系統における循環ポンプ３１の運転を停止させ、被処理液供給系統のバルブ３６と処理済液排出系統のバルブ３７を開放状態にして供給ポンプ３５を運転して、未処理状態の被処理液を配管６２を介して取り込む。被処理液は、配管６３，バルブ３６，配管６４，５４，５１や循環ポンプ３１，配管５２，ノズル31から分離部１１に流入する。この場合、逆止弁（バルブ）３４があるので、未処理状態の被処理液が三方電磁弁３３側に流れ込むことはない。
【００３３】
未処理状態の被処理液は、分離部１１における清水または処理済液よりも温度が低く、密度が大きいため、分離部１１の底部に溜まって行き、温度が高く密度の小さい清水または処理済液は分離部１１の上部へ押し上げられた形となって、排出管１７，バルブ３７を経由して配管６５より排出される。
【００３４】
清水または処理済液の排出が済んだら、被処理液供給系統のバルブ３６と処理済液排出系統のバルブ３７を閉止状態にし、循環ポンプ３１による槽外循環を実施する。バルブ３７は閉止してあり、循環ポンプ３１の作動で配管５４は負圧となることにより、上記したようにバルブ３４から流入した大気は循環ポンプ３１で加圧され被処理液に溶解しノズル１６から噴出して微細気泡となり、分離部１１の被処理液中に存在することにより、被処理液面Ｈ１は排出管１７の最高位置よりも高くなる。
【００３５】
この状態で分離部１１の被処理液面H１上に若干の浮上油が溜まるが、浮上油液面H２よりも遮蔽板１３を高く配置してあり、循環中に浮上油が浮上油受け部１２へオーバーフローすることはない。
【００３６】
以上の準備が終了したら、以下の油水分離処理に移行する。  
油水分離の処理方法としては、循環ポンプ３１で分離部１１から被処理液を汲み上げて分離部１１へ戻す槽外循環を行いつつその槽外循環流路に供給ポンプ３５で未処理状態の被処理液を供給することを連続して行う連続処理と、分離部１１から被処理液を汲み上げて分離部１１へ戻す槽外循環を行う期間と該槽外循環流路に供給ポンプ３５で未処理状態の被処理液を供給することを行う期間を交互に行う間歇処理があるが、以下においては、間歇処理の油水分離処理で説明する。
【００３７】
先ず、炭酸ガスを供給する配管６０側に三方電磁弁３３を切り替えることにより、炭酸ガスが気体供給配管５３から流入する。流入する炭酸ガスは、圧力調整器４２で所望圧力に減圧され、流量調整器４３で流量を調整され、配管５１内を流れる被処理液に混入し溶解する。炭酸ガスが多量に溶解した被処理液は、ノズル１６から大気泡分離器１４内に吐出（噴出）される。
【００３８】
炭酸ガスは被処理液の大半を占める水への溶解度が高いために供給した炭酸ガスの殆どは被処理液に溶解し、大気泡が発生することは僅かである。
【００３９】
ある程度の炭酸ガスが被処理液に溶解したら、三方電磁弁３３を炭酸ガス供給系統から大気供給系統の配管５６側に切り替える。大気は流量調整器４１により流量が調整され、循環ポンプ３１で加圧され、配管５１内を流れる被処理液に混入し溶解する。溶解しなかった余剰空気はそのままの状態で、空気の溶解した流体と一緒にノズル１６から大気泡分離器１４内に吐出される。
【００４０】
ノズル１６から被処理液を吐出することで、圧力の加わっていた被処理液は減圧し、被処理液に溶解していた空気（大気）と炭酸ガスは微細気泡となり、溶解していなかった空気は大気泡となる。大気泡分離器１４では、気泡径が大きくなるほど液中上昇速度が速い特性を持っているため、大気泡は大気泡分離器１４の上部へ溜まり、大気泡排出管１５から分離部１１の上方部へ排出される。従って、大気泡分離器１４の出口に続く管路の開口部からは微細気泡のみを含む被処理液が分離部１１に噴出する。
【００４１】
この運転を暫く行うと、分離部１１における被処理液の温度が上昇する。溶解用の空気と炭酸ガスの流量は、必要十分な微細気泡の量と大気泡を少なくすることを考慮すると、０．５〜１．５L/min程度が好ましい。槽外循環中に分離部１１の油分は微細気泡によって上昇し、油水分離する。炭酸ガスの溶解量は空気より多いので、炭酸ガスを含む多量の微細気泡が分離部１１に存在し、上昇していく。
【００４２】
油分は炭酸ガスと結合しやすいので、被処理液中の油分は炭酸ガスを含む多量の微細気泡と一体化して分離部１１の上部に溜まって行き、大気（空気）だけを微細気泡として供給する場合よりも、効率よく油水分離が行われる。油粒子径が小さくても、炭酸ガスと油分は結合し、簡単に油水分離ができる。
【００４３】
炭酸ガスを含む微細気泡の周囲に油分が集合すれば、浮力は増し、効率的に油水分離が進む。また、被処理液循環中の温度上昇は微細気泡を膨張させ、分離部１１で油分と一体化した微細気泡に作用する浮力が高まるので、油水分離に都合がよい。
【００４４】
油水分離に特殊な薬品など使用しないので、処理済液はそのまま廃棄できる。また、炭酸ガスを供給するだけであるので、装置は簡単な構成で済み、複雑化しない。
【００４５】
分離部１１における被処理液が目標とする油分濃度に低下したら、循環ポンプ３１を停止させ、バルブ３６，３７を開放し、供給ポンプ３５を運転して、処理済液を槽外循環系統に供給する。この期間中に分離部１１の処理済液は供給した未処理状態の被処理液と同量だけ排出管１７から排出される。
【００４６】
被処理液の供給と循環のために供給ポンプ３５と循環ポンプ３１の運転を交互に繰り返し、浮上油液面Ｈ２と被処理液面Ｈ１の差が大きくなったら、即ち分離部１１の上部に油分（実際には、油分と微細気泡が一体となったスカム）が溜まったら、供給ポンプ３５の運転中にバルブ３７を閉止状態にし、被処理液面Ｈ１が遮蔽板１３と同一の高さになることによって浮上した油分（スカム）を遮蔽板１３からオーバーフローさせ、浮上油受け部１２からスカムタンク３８へ排出させる。
【００４７】
上記したように油水分離の処理方法としては、連続処理と間歇処理とがある。  
連続処理は被処理液の油分濃度が低くさらに多量の被処理液を処理する場合に採用し、間歇処理は被処理液の油分濃度が高く未処理状態の被処理液が少ない場合に採用するが、被処理液の油水処理を確実なものとし油分濃度を極力低くしたい場合や油分粒子径が小さい場合には、間歇処理が良いけれども、それに限定されるものではない。
【００４８】
間歇処理では、分離部１１に清水または処理済液と未処理状態にある被処理液を概ね半々で混合して油水分離処理し、微細気泡を増やす効果のある炭酸ガスを供給するにより、大気（空気）だけを微細気泡として供給する場合よりも、被処理液中の油分に微細気泡が吸着する確率が増え、微細気泡による浮上分離が容易に行えるようになり、低濃度まで高速に油水分離ができるようになる。
【００４９】
連続処理では、配管５３と配管６０に掛けて三方電磁弁３３に対するバイパス路を設け、このバイパス路にバルブを設けて、三方電磁弁３３は配管５６側に接続して、循環ポンプ３１の運転で生じる負圧により炭酸ガスと大気の混合気を配管５４に取り込むようにする。
【００５０】
大気中の炭酸ガス濃度が低下するのは、梅雨時や秋雨時あるいは降雨があった後、さらには降雨がなくても湿度の高い期間が続く時である。それは炭酸ガスが水分に溶解しやすいことから、大気中の炭酸ガスが水分中に吸収されてしまうことによる。
【００５１】
そこで、油水分離を行う場合、大気中の炭酸ガス濃度が低下した場合に炭酸ガスの供給を行うようにすれば、炭酸ガスの消費量を低減でき、環境に優しい油水分離処理となる。大気中の炭酸ガス濃度が低下したことは、炭酸ガスセンサや降雨センサ、さらには湿度計などの検出結果を利用すれば良い。降雨センサや湿度計を用いる場合はタイマと併用し、降雨後所望時間が経過したときや湿度が所望値以下になったことが所望時間持続するような場合に炭酸ガスを供給する。
【００５２】
大気中の炭酸ガス濃度は天候や時期や地域によって異なるので、何時炭酸ガスを供給するかは、油水分離装置１を設置した場所に従って、適宜に決めれば良い。
【００５３】
その設定を制御装置として用いるパソコンに登録し、各種センサの検出結果をパソコンに取り込み、パソコン内蔵のタイマ時報に従って、流量調整器４１，４３や三方電磁弁３３の切り替えを自動的に行うようにしてもよい。
【実施例２】
【００５４】
図２は、本発明の第二の実施形態になる油水分離装置１の配管系統を示している。
【００５５】
図２において、図１に示したものは同一符号を付けている。この実施形態では、図１の実施形態における空気取入管５５からの大気取り込みに代えて、圧縮空気リザーバなどに連通する配管７０に圧力調整弁４５を介して空気取入管５５を接続した圧縮空気供給系統を設けている。
【００５６】
この構成によれば、多量の空気を供給できるので、加圧力が低い循環ポンプ３１を用いることができるだけでなく、炭酸ガスの供給量を低減できる。
【００５７】
また、図２に示すように、大気泡分離器１４の延長部１４Ａを分離部１１に突出させ、微細気泡が平均的に分離部１１に噴き出すようにしてもよい。さらに、排出管１７の管座個所を隠すように分離部１１の内壁に遮蔽板１８を設けて、連続処理を行う場合に微細気泡と一体となって浮上する油分が排出管１７に流入しないようにするとよい。延長部１４Ａや遮蔽板１８の構成は図１の実施形態にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第一の実施形態になる油水分離装置の配管系統図である。
【図２】本発明の第二の実施形態になる油水分離装置の配管系統図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０‥処理槽  
１１‥分離部  
１２‥浮上油受け部  
１３‥遮蔽版  
１４‥大気泡分離部  
１５‥大気泡排出管  
１６‥ノズル  
１７‥排出管  
２０‥液化炭酸ガスボンベ  
３１‥循環ポンプ  
３３‥三方電磁弁  
３５‥供給ポンプ  
３６，３７‥バルブ  
３８‥スカムタンク  
４１，４３‥流量調整器  
４２‥圧力調整器  
５１‥配管  
５３‥気体供給配管  
５５‥空気取入管  
５６‥空気供給管  
５９‥炭酸ガス取入管  
６０‥炭酸ガス供給管  
６６‥油分排出管
【図１】
2006122766.tif 000003
【図２】
2006122766.tif 000004