(57)【要約】 【課題】    小型であっても高速に油水分離の処理ができる油水分離装置を提供することである。  【解決手段】    処理槽１１に貯留した被処理液中に気泡を供給することによって被処理液に含まれる油分を気泡とともに浮上させ水と油分とを分離させるものであり、処理槽１１の下部から汲み出した被処理液に空気を混合させ、循環ポンプ３１で昇圧して処理槽１１の下部に設けたノズル３３から噴射して被処理液を処理槽１１に戻して被処理液を循環させ、未処理状態の被処理液は被処理液の循環配管系に供給する。間歇処理運転においてこの系統に未処理の被処理液を供給しながら処理運転することによって全体の処理運転時間を短縮させる。  【選択図】  図１
2006289291.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理液に空気を供給し、ポンプで加圧して被処理液に空気を溶解させ、処理槽の下部に設けたノズルから溶解させた空気を気泡として被処理液とともに吹き出させることによって、該処理槽において被処理液に含まれる油分を気泡とともに浮上させ該被処理液を水と油分とに分離させる油水分離方法において、  
ノズルから被処理液と気泡を吹き出させる気液供給を止めた状態で該ノズルの上部近くまで処理槽の下部から処理済みの被処理液の排出を行った後、該ノズルから未処理の被処理液と気泡を吹き出させる気液供給を行って、該処理槽の所望位置まで未処理の被処理液を処理槽に供給す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、該処理槽に被処理液と空気を供給する際に大気泡を分離して微細気泡のみを含む被処理液が該処理槽に流入するようにする大気泡分離器を該ノズルの周囲に設けている場合には、該大気泡分離器の上部近くまで処理槽の下部から処理済みの被処理液の排出を行うことを特徴とする油水分離方法。  
【請求項３】
上記請求項１の油水分離方法において、該処理槽の所望位置まで未処理の被処理液を処理槽に供給した後、処理槽から汲み出した被処理液に空気を供給し、ポンプで加圧して被処理液に空気を溶解させ、処理槽の下部に設けたノズルから溶解させた空気を気泡として被処理液とともに吹き出させることによって、該処理槽において被処理液に含まれる油分を気泡とともに浮上させ該被処理液が所望の油分濃度になるまで水と油分とに分離させることを特徴とする油水分離方法。  
【請求項４】
被処理液に空気を供給し、ポンプで加圧して被処理液に空気を溶解させ、処理槽の下部に設けたノズルから溶解させた空気を気泡として被処理液とともに吹き出させることによって、該処理槽において被処理液に含まれる油分を気泡とともに浮上させ該被処理液を水と油分とに分離させる油水分離装置において、  
処理槽の下部に処理済みの被処理液の排出する排出配管を設け、該処理槽の被処理液が所望の油分濃度になったところで、ノズルから被処理液と気泡を吹き出させる気液供給を止め、該ノズルの上部近くまで該排出配管から処理済みの被処理液の排出を行った後、該ノズルから未処理の被処理液と気泡を吹き出させる気液供給を行って、該処理槽の所望位置まで未処理の被処理液を処理槽に供給する制御手段を設け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】
本発明は油水分離方法および油水分離装置に係わり、特に、被処理液に空気を供給しポンプで加圧して被処理液に空気を溶解させ、処理槽の下部から溶解させた空気を気泡として被処理液とともに吹き出させることによって、処理槽において被処理液に含まれる油分を気泡とともに浮上させ被処理液を水と油分とに分離させる浮上分離法による油水分離方法および油水分離装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
浮上分離法による分離装置として、下記の特許文献１に記載されるように、渦流ポンプの液体吸込口に気体吸込手段を設けておき、渦流ポンプでの加圧過程で空気を被処理液に溶解（気液混合溶解）させ、処理槽内にノズルから噴射減圧することによって、処理槽内の被処理液中に気泡を発生させるものがある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３―２３６３０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術においては、渦流ポンプを使用して気液混合溶解を促進し、微小気泡を発生させて油分を浮上分離させている。しかし、処理槽は下部に未処理の被処理液の供給口を設け、上部に処理済みの被処理液の排出口を設けてあり、未処理の被処理液と処理済みの被処理液の比重差を利用して、未処理の被処理液の供給で処理槽内が未処理の被処理液と処理済みの被処理液が上下に２分される形となるようにして、処理済みの被処理液を排出口から押し出すようにして排出を行っている。
【０００５】
この場合、処理済みの被処理液を排出するには、未処理被処理液の供給を少しずつゆっくり行い、被処理液の上下２分状態が乱れないようにして、処理槽内液面高さを一定に保って被処理液を給排しているので、被処理液を給排処理と油水分離処理を交互に行う間歇運転では、被処理液の供給（排出）中は油水分離処理ができず、単位時間当りの処理液量が少なくなる。
【０００６】
それゆえ本発明の目的は、間歇運転を行う場合に被処理液の供給中も油水分離の処理ができ、単位時間当りの処理液量が増加する油水分離方法およ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】
【０００７】
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、被処理液に空気を供給し、ポンプで加圧して被処理液に空気を溶解させ、処理槽の下部に設けたノズルから溶解させた空気を気泡として被処理液とともに吹き出させることによって、該処理槽において被処理液に含まれる油分を気泡とともに浮上させ該被処理液を水と油分とに分離させる油水分離方法において、ノズルから被処理液と気泡を吹き出させる気液供給を止めた状態で該ノズルの上部近くまで処理槽の下部から処理済みの被処理液の排出を行った後、該ノズルから未処理の被処理液と気泡を吹き出させる気液供給を行って、該処理槽の所望位置まで未処理の被処理液を処理槽に供給することにある。
【０００８】
また、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、被処理液に空気を供給し、ポンプで加圧して被処理液に空気を溶解させ、処理槽の下部に設けたノズルから溶解させた空気を気泡として被処理液とともに吹き出させることによって、該処理槽において被処理液に含まれる油分を気泡とともに浮上させ該被処理液を水と油分とに分離させる油水分離装置において、処理槽の下部に処理済みの被処理液の排出する排出配管を設け、ノズルから被処理液と気泡を吹き出させる気液供給を止めた状態で該ノズルの上部近くまで該排出配管から処理済みの被処理液の排出を行った後、該ノズルから未処理の被処理液と気泡を吹き出させる気液供給を行って、該処理槽の所望位置まで未処理の被処理液を処理槽に供給する制御手段を設けたことにある。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、未処理の被処理液供給中も油水分離運転を行うことにより処理槽の所望位置まで未処理の被処理液を供給した状態での油水分離処理時間は短くなり、処理済みの被処理液排出中は油水分離運転を停止していることにより処理済みの被処理液排出は急速に行うことができ、被処理液の給排水と油水分離運転を含めた１回の間歇処理運転時間が短くなり、単位時間当りの処理液量が増加する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態になる油水分離装置について説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１に示した油水分離装置１０は、一例として空気圧縮機から排出されるドレン（未処理の被処理液）を処理するものとして使用する。
【００１２】
図１において、処理槽１１には、槽内に被処理液を貯留し油水分離を行う分離部（請求項では処理槽と記載）８１とこの分離部８１で浮上分離した油分を回収する浮上油受け部８３とがあり、両部８１，８３を分離する遮蔽板１２を設けてある。処理槽１１の側壁下部において、分離部８１に大気泡分離器１３を連接してある。
【００１３】
処理槽１１における分離部８１の底に取り付けた配管３０はバルブ３６，配管３２を介して循環ポンプ３１と接続し、循環ポンプ３１の出口側配管３７は大気泡分離器１３内に設置してあるノズル３３に接続してある（ノズル３３の周囲に大気泡分離器１３がある）。
【００１４】
配管３２には、バルブ４２を有する空気供給配管４１を接続してある。
【００１５】
循環ポンプ３１の出口と入口はバルブ３８を有する配管３９で接続してあり、配管３０，３２，３７，３９は分離部８１における被処理液の外部循環系を構成しており、後述するように循環ポンプ３１の作動でノズル３３から空気を溶解させた被処理液を噴き出す。
【００１６】
循環ポンプ３１の回転で、配管３２は負圧となり、配管４１から空気を吸入する。そして、加圧することで、空気を被処理液中に溶解させる。循環ポンプ３１の一例としては渦流ポンプを使用しており、図示していないが、循環ポンプ３１の出口には被処理液の圧力（水圧）を測定するゲージを設けてある。
【００１７】
被処理液面６１が遮蔽板１２の上端から距離Ｄ１だけ低い場合、分離部８１が所望量の未処理被処理液で満たされたとする。
【００１８】
大気泡分離器１３には、ノズル３３から噴き出すかもしれない大気泡を分離部８１に廻さないようにする排出管１４を設けてあり、排出管１４の排出口は分離部８１の上部に位置せしめてあり、分離部８１が所望量の未処理被処理液で満たされたとする状態での被処理液面６１より距離Ｄ２だけ低くしてある。
【００１９】
配管３２には、バルブ２２を有し未処理な被処理液を被処理液タンク１８から分離部８１に供給する系統を構成する供給管２３を接続してある。
【００２０】
分離部８１の下部には処理済の被処理液を排出する排出管５１を設けてあり、排出管５１の途中にはバルブ５２を設けてある。なお、被処理液面６１の上部には油水分離で上昇した浮上油の浮上油液面６２が形成される。
【００２１】
浮上油受け部８３の底部には、分離部８１から遮蔽板１２を乗り越えて流入（溢流）する廃油６３を廃油タンク１９に排出する油分排出管５５を設けてある。また、図示しないが、処理槽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８１内部の液体を排出する必要がある場合にこれらを用いる。
【００２２】
７１は分離部８１に設けた液面計で、被処理液面６１が遮蔽板１２の上端から距離Ｄ１だけ低くなっているかを検出するもので、液面計７１が距離Ｄ１の偏差を検出すると、分離部８１が所望量の未処理被処理液で満たされたとする。
【００２３】
７２は被処理液タンク１８での被処理液６４の液面を検出する液面計、７３は廃油タンク１９の廃油６３の液面を検出する液面計である。
【００２４】
排出管１４の排出口から距離Ｄ２だけ上昇した位置（分離部８１が所望量の未処理被処理液で満たされたとする状態）に被処理液面６１がある時、被処理液面６１から大気泡分離器１３の上部までの距離をＤ３とする。
【００２５】
９０は、油水分離装置１０の制御手段としてのパソコンで、各種設定はキーボードから行い、液面計７１〜７３や図示していない圧力ゲージなどの検出結果を取り込んで、内蔵の主演算器により以下説明する油水分離装置１０の動作を制御し、制御状態や入力設定内容などは表示パネルに表示し、作業者に状況が分かるようにしている。
【００２６】
次に、図１に示す油水分離装置１０の動作を説明する。
【００２７】
先ず、準備としてバルブ５２は閉じた状態にして、分離部８１に清水または処理済の被処理液を大気泡分離器１３の上面まで供給したのちに循環ポンプ３１を運転する。バルブ２２は閉じてあるが、バルブ３８は半開、バルブ３６，４２は開放してある。
【００２８】
循環ポンプ３１の運転で、清水または処理済の被処理液が分離部８１から吸引され、昇圧されて配管３７からノズル３３に流れることによって、空気供給配管４１側が負圧となり、溶解用空気が空気供給配管４１から流入して配管３２に到る。循環ポンプ３１では空気を分断し清水または処理済の被処理液に溶解させているが、溶解しきれない空気は大きな気泡のままで配管３７を通って一部はノズル３３に流れ、残りは配管３９を通って配管３２に流れる。
【００２９】
循環ポンプ３１で加圧された被処理液と被処理液に溶解した空気はノズル３３から分離部８１の被処理液中に吐出することで減圧され、被処理液に溶解していた空気は微細な気泡となる。
【００３０】
循環ポンプ３１による加圧で液体に溶解する空気量は加圧下ではヘンリー（Ｈｅｎｒｙ）の法則に従ったものとなり、溶解する空気量は配管３７を流れる清水または処理済の被処理液にかかる圧力及び配管３７を流れる流量に比例する。また、配管３７を流れる清水または処理済の被処理液の温度が低い程、溶解する空気量は多くなる。
【００３１】
実際の運転では圧力、流量を設定値一定となるように運転する。配管３９を流れる大きな気泡はバルブ３８での高速液によってせん断され、少し小さくなる。また、溶解していた空気が微細気泡となって循環ポンプ３１に供給されるので空気溶解量が増加し、ノズル３３で発生する微細気泡流量が増加する。
【００３２】
上記したように被処理液に溶解していた空気はノズル３３から吐出することで減圧され気泡となって分離部８１内を浮上するが、分離部８１内をほぼ揃って順次浮上するような微細気泡がノズル３３から吐出するように溶解する空気量をバルブ４２で調節しておく。
【００３３】
径の大きな気泡の大気泡は浮力が大きく働くから、微細気泡よりも早く浮上する。早い浮上は、油水分離に寄与しないし、分離部８１内での流れを乱して微細気泡と油分の接触を阻害し、分離性能を低下させかねない。大気泡の発生原因は循環ポンプ３１の加圧によっても被処理液に溶解しなかった空気が存在することにあるとみることができるので、空気供給配管４１から取り込む溶解用空気量をバルブ４２で調節して、余分な空気が入らないようにして、連続して大気泡が浮上しないようにしておく。
【００３４】
次に、バルブ３６，３８，４２を調節して、循環ポンプ入口圧力を大気圧よりも低い所望値，循環ポンプ出口圧力と空気流量を所望値にし、被処理液供給系統のバルブ２２を開放状態にして、未処理状態の被処理液を循環ポンプ３１における入口圧力と大気圧との差（負圧）を利用して被処理液タンク１８から汲み上げて供給する。
【００３５】
未処理の被処理液は、配管３２，３７，循環ポンプ３１を経由し、その内部で分離部８１内の清水または処理済の被処理液および空気と混合しながらノズル３３から分離部８１に流入する。
【００３６】
処理槽１１の被処理液面６１が距離（高さ）Ｄ３だけ上昇して液面計７１が作動するまで被処理液を供給する。液面計７１が作動したら、バルブ２２を閉じて被処理液供給を停止し、その後もこの運転状態を所望時間だけ続け、油水分離処理を継続する。
【００３７】
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０．３〜０．８ＭＰａ程度が好ましい。
【００３８】
被処理液面６１を遮蔽板１２の上面よりＤ１だけ低くしており、被処理液の循環中に浮上油が浮上油受け部８３へ遮蔽板１２からオーバフローすることはない。
【００３９】
槽外循環中に分離部８１下方の油分は微細気泡によって上昇し、油水分離する。浮上油分離法では油分が高濃度であるほど分離性能は良いので、中間濃度以下までは高速に分離できる。
【００４０】
本発明者らの観察によれば、槽外循環の前半５０％の時間で未処理状態の被処理液の油分濃度は中間濃度以下の１／５程度に低下し、後半５０％の時間で中間濃度以下の油分濃度からさらにその１／５程度の低濃度（処理での目標濃度）に低下することを確認している。前後半で低減する比率は同程度であるが、絶対値でみれば前半に大半の油分が分離されていることになる。
【００４１】
分離部８１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を停止し、バルブ４２を閉じて、ノズル３３から被処理液と気泡を吹き出させる気液供給を止め（油水分離を停止させ）、バルブ５２を開放して処理済の被処理液を被処理液面６１が大気泡分離器１３の上部となる所望量（距離Ｄ３相当）だけ排出管５１から流出させる。
【００４２】
以上説明した被処理液の供給と循環のために循環ポンプ３１の運転と被処理液の排出のために循環ポンプ３１の停止を繰り返す間歇処理を行い、浮上油液面６２と被処理液面６１との差が大きくなったら、即ち、分離部８１上部に浮上油が溜まったら、被処理液供給時に液面計７１が作動したのちも被処理液面６１が遮蔽板１２と同一高さになるまで被処理液を供給することによって、浮上油を遮蔽板１２の上端からオーバフローさせ、浮上油受け部８３へ排出させる。
【００４３】
通常のスクリュー型空気圧縮機では一週間の連続運転により浮上油が約１ｍｍ溜まるので、浮上油の排出は一週間に１回程度の頻度で行えば良い。この排出時期は運転時間で決定するだけでなく、浮上油量，浮上油厚さを測定することによっても決定できる。
【００４４】
この間歇処理では、分離部８１内に清水または処理済の被処理液液と約７０％の未処理状態にある被処理液を混合して油水分離処理し、油分は高濃度から低濃度まで短時間で下げることになる。
【００４５】
スクリュー圧縮機のドレンは夏季に相当する大気中の水分量が多い時期にはドレン流量が多く、油分濃度は低い。冬季に相当する大気中の水分量が少ない時にはドレン流量が少なく、油分濃度は高い。そこで間歇処理運転では処理運転時間（詳細は後述する）を異ならせた複数のパターンを用意して、年間を通して処理できるようにする。
【００４６】
運転パターンの選択には、ドレン流量または油分濃度の情報が必要である。油分濃度は短時間で計測する方法が無いので、運転パターンの選択にはドレン流量の情報を用いる。通常は空気圧縮機からのドレンを溜めるタンク１８を設けてあり、この中に液面計７２を取付け、被処理液の処理槽への供給による液面計７２のＯＦＦからタンク液面上昇による液面計７２のＯＮまでの時間からドレン流量を算出すれば良い。また、ドレン流量は大気中の水分量，空気圧縮機の吐出空気圧力，空気冷却器の出口温度，凝縮水補集効率などから計算できる。
【００４７】
従って、大気温度と大気湿度を計測すれば良い。また、大気温度のみを測定して、大気湿度１００％としたドレン最大流量を計算し、この値を制御に用いることも可能である。
【００４８】
実際には、これらの手法を単独もしくは組み合わせて制御に用いる。これらの運転パターンの切り替えはパソコン９０の主演算器にシーケンスプログラムとして用意しておき、油分濃度を確認するための大気中における湿度などの上述した各項目の計測結果やカレンダーなどに基づいて適宜に切り替えるようにしておくことができる。
【００４９】
次に、図２について説明する。
【００５０】
油水分離処理運転終了後に、バルブ５２を開放することによって処理済みの被処理液を排出管５１を介して分離部８１から排出させるが、排出後の被処理液の液面６１を図２に示すように大気泡分離器１３の上面よりも上方にすると、その後に未処理の被処理液の供給中に通常の油水分離運転と同じ運転を行っても、分離部８１の被処理液は図２に矢印で示すように循環流を形成する。
【００５１】
この場合の循環流は、大気泡分離器１３の出口での流速が遅いために、分離部８１全体でゆっくりとしたものであり、被処理液面６１の上方に存在する浮上油を巻き込むことがない。従って、未処理の被処理液を供給しながら油水分離処理運転をすることによって被処理液面６１が上昇しても、被処理液面６１の上方に存在する浮上油は被処理液と混合せず、被処理液の油分を分離できる。
【００５２】
この結果、図３に示すように、本発明では運転開始時間Ｏから終了のＢまで油水分離処理をしており、その中に未処理の被処理液（原液）を供給する時間Ｏ−Ａが含まれることになる。原液供給中も油水分離処理運転を行うので、被処理液面６１が図１に示す所望の位置になった時点においては、分離部８１の油分濃度はＥまでしか上昇せず、従来技術の単に原液を供給するだけの場合の油分濃度Ｆよりも低い。そのため、続く所望油分濃度まで油水分離処理するために必要な時間Ａ−Ｂは原液の油分濃度が低い分だけ短くなり、全体の処理時間Ｏ−Ｂも従来技術の場合の処理時間Ｏ−Ｃよりも短くなり、間歇処理回数は増加し、単位時間当りの処理量が増加する。
【００５３】
なお、排出管５１を介して分離部８１から処理済みの被処理液を排出させる場合、油水分離は停止しているので、排出管５１の口径を太いものとし速やかに排出させても問題はなく、排出時間は低減するので、処理済みの被処理液排出が全体の処理時間を長くすることはない。
【００５４】
この場合、処理済みの被処理液を排出する際に分離部８１内に渦流ができるので、急速な排出で浮上油が排出されないようにするために、渦流の状況でバルブ５２の開度を調整し、特に排出末期にはバルブ５２を徐々に閉めて、排出速度を抑えていくようにすると良い。
【００５５】
また、処理済みの被処理液排出において被処理液の液面６１は低下し、被処理液面６１上の浮上油は分離部８１の内壁や排出管１４の外壁に付着することがあっても、浮上油は濡れているので壁面に強固に付着した状態ではないため、未処理の被処理液を分離部８１に供給すれば、液面の上昇とともに壁面から簡単に剥離し、元のように浮上する。
【実施例２】
【００５６】
図４は、本発明の他の実施形態になる油水分離装置１０を示している。
【００５７】
この実施形態では、配管２３に未処理の被処理液を供給するための供給ポンプ２１を設置している。循環ポンプ３１は油水分離のための気液混合専用となり、図１の例と同様の効果が得られる。
【００５８】
なお、図１，図４の実施形態で、間歇処理運転に加えて上記特許文献１に記載された連続処理運転もできるようにするためには、浮上油排出用の油分排出管５５とは別に、分離槽８１の上部に処理済みの被処理液を排出する排出管を設置し、その排出管にバルブを介在させ、連続処理運転を行なう場合は、図１，図４に示したバルブ５２は閉止状態として上部の排出管のバルブを開放とし、連続的に未処理の被処理液を循環ポンプ３１を通して分離部８１に気泡とともに噴出するようにすれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施形態になる油水分離装置を示す図である。
【図２】本発明の図１の処理槽内部流動状態を示す図である。
【図３】本発明の油水分離処理時間と処理槽内油分濃度の変化を示す図である。
【図４】本発明の他の実施形態になる油水分離装置を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１１…処理槽  
１２…遮蔽板  
２１…供給ポンプ  
２２，３６，３８、４２，５２…バルブ  
２３，３０，３２，３７，３９、４１，５１…配管  
３１…循環ポンプ  
３３…ノズル  
６１…被処理液面  
６２…浮上油液面  
７１，７２，７３…液面計  
８１…分離部  
８３…浮上油受け部  
９０…制御手段（パソコン）
【図１】
2006289291.tif 000003
【図２】
2006289291.tif 000004
【図３】
2006289291.tif 000005
【図４】
2006289291.tif 000006