(57)【要約】【課題】小型のマイクロバブル発生装置を用いて、簡易な装置構成で大規模な処理水に対応できる装置および、その装置を構成する方法を提供する。【解決手段】   空気などの気体を吸引し水流中に微小な泡として発生でき、かつ、マイクロバブル発生特性を把握できている小型マイクロバブル発生器が２個以上集合して構成した集合体で構成されるマイクロバブル発生器を構築する方法であり、その方法を用いてマイクロバブル発生装置を構築する。 【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直径１００マイクロメーター（μｍ）以下の微細な泡を水流中に生成できる小型マイクロバブル発生器を２個以上組み合わせた集合体を構成することにより適用できる水の容積量を大きくすることが容易にできる方法、および、その方法を用いて構成されるマイクロバブル発生装置。
【請求項２】
直径１００マイクロメーター（μｍ）以下の微細な泡を水流中に生成できる小型マイクロバブル発生器を２個以上組み合わせた集合体を構成することにより微細な泡の中の空気から水中に酸素が溶け込む効率を向上させることが容易にできる方法、および、その方法を用いて構成されるマイクロバブル発生装置。 
【請求項３】
小型マイクロバブル発生器がＪＩＳ  Ｂ８３０２で規定されている、せきの形式が「６０°三角」で計測できる流量範囲の吐出能力を有する水流ポンプの水流で直径１００マイクロメーター（μｍ）以下の微小な泡を水流中に発生できるマイクロバブル発生器であることを特徴とする  請求項１および請求項２の記載の方法および装置。
【請求項４】
小型マイクロバブル発生器がマイクロバブル発生器に接続された水配管の中心線を中心軸とした対称図形の頂点の位置に配置・接続されていること、あるいは、水配管の直径を示す直線の両端の位置に配置・接続されていることを特徴とする、請求項１および請求項２および請求項３に記載の方法および装置。
【請求項５】
小型マイクロバブル発生器が、マイクロバブル発生器に接続された水配管の末端が球状または正多面体の形状であって、水配管の末端が球状の場合は、小型マイクロバブル発生器が球状の内面に接する正多面体の頂点の位置で、水配管の末端の球面の表面に配置・接続されていること、あるいは、水配管の末端が正多面体の形状の場合は、小型マイクロバブル発生器が正多面体の頂点の位置で、水配管の末端の正多面体に配置・接続されていることを特徴とする、請求項１および請求項２および請求項３に記載の方法および装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型のマイクロバブル発生器を用いて、適用できる水容積を増やすことが容易にでき、あるいは、水中に酸素を溶かし込むことの効率を容易に上げることができる方法により、排水処理設備や下水処理設備や河川・ダムの水質浄化設備・施設に適用できるマイクロバブル発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水中に空気を吹き込むための方法であるエアーポンプを用いた曝気では、水深の浅い水中に泡を数百マイクロメーター以下にすることは難しく、酸素を溶存させるためには、多量の空気を送り込み、かつ、時間を要することになる。
【０００３】
水深の浅い水中で、微細な泡を水中に発生させる方法として、水流を利用したマイクロバブル発生の技術が開発されており、方式としては、特開２００３−１８１２５９号公報に開示されている旋回式が検討されている。
【０００４】
旋回方式では、水流ポンプで起こした水流をマイクロバブル発生器に送りこみ、その水流に引き込まれる空気が微細な泡となって水中に放出される。    
【０００５】
旋回方式以外のマイクロバブル発生の方法としては、気液2相流体混合・剪断方式や超高速旋回キャビテーション方式がある。
【０００６】
気液2相流体混合・剪断方式や旋回方式のマイクロバブル発生器を用いることにより、水中に１００マイクロメーター以下の微細な泡を生成することができ、汎用の水流ポンプを用いて、水中に酸素を簡便に、効率よく、迅速に、かつ、高濃度で溶存させることができる。
【０００７】
一方、水流を利用しないで微細な泡を発生させる方法としては、特開２００４-０６２０４４号に開示されているように、電気分解などにより生じた酸素を含む水を超音波振動および多孔板の通過により微細な泡を発生させる方法がある。
【０００８】
その方法では、電気分解と超音波と多孔板の通過との組み合わせ機構が複雑であり、簡便さに欠く課題があり、水質浄化設備・施設などの野外利用などには向かない。
【０００９】
気液2相流体混合・剪断方式や旋回方式のマイクロバブル発生器を用いた水流を利用したマイクロバブル発生には、水流の水量・流速・水圧と、引き込まれる空気の量比とのバランスがとれたマイクロバブル発生器の形状・サイズが必要である。
【００１０】
水流を用いたマイクロバブル発生の機構については、現時点で、解明されておらず、マイクロバブル発生器の形状やサイズから計算により、特性を予想することが難しく、気液2相流体混合・剪断方式や旋回方式のマイクロバブル発生器の特性データについても、実際の発生器を試作して、種々の実験条件を設定した実験を実施する必要がある。
【００１１】
一方、大量の水量を対象にするべく、大型のマイクロバブル発生装置を構築するためには、大型のマイクロバブル発生器を試作することが必要と考えられるが、その特性については、試作した発生器で評価する必要がある。
【００１２】
大型のマイクロバブル発生器を試作することは、多大な労力と費用と時間を要することもあり、大容量の水を対象とする必要がある環境浄化などを目的としたマイクロバブル発生技術の実用化検討例は見られない。
【００１３】
【特許文献１】特開２００３−１８１２５９号公報
【特許文献２】特開２００５−２４５８１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、小型のマイクロバブル発生器を用いて、適用できる水容積を増やすことが容易にでき、あるいは、水中に酸素を溶かし込むことの効率を容易に上げることができる方法により、排水処理設備や下水処理設備や河川・ダムの水質浄化設備・施設に適用できるマイクロバブル発生方法およびマイクロバブル発生装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、空気などの気体を吸引し水流中に微小な泡として発生でき、かつ、マイクロバブル発生特性を把握できている小型マイクロバブル発生器が２個以上集合して構成した集合体で構成されるマイクロバブル発生器を構築する方法であり、その方法を用いてマイクロバブル発生装置を構築する。 
【００１６】
本発明の方法によれば、マイクロバブル発生処理させたい対象の水量または処理量または酸素溶解量などの要求仕様に適合させるため、集合体に集合させる小型マイクロバブル発生器の数および、集合体の数を柔軟に設定でき、適用できる水量または処理量または酸素溶解量を増やすことが容易にできる。 
【００１７】
本発明の方法によれば、大容量のためのマイクロバブル発生器を試作し特性データを取ることなく、小型マイクロバブル発生器の特性を基本として、1個または複数の集合体を用いての処理特性が設計できる。
【００１８】
小型マイクロバブル発生器の配置は、集合体に用いる小型マイクロバブル発生器が２個の場合は、小型マイクロバブル発生器に対して水流を与える配管の断面において、直径の両端に位置するように配置すればよく、３個以上のｎ個である場合には、小型マイクロバブル発生器に対して水流を与える配管の断面に内接する正ｎ角形の頂点に、各小型マイクロバブル発生器を配置してもよい。 
【００１９】
その小型マイクロバブル発生器の配置は、集合体を構成する小型マイクロバブル発生器の数が４個であれば、水流の流れ方向に２段にしてもよく、５個であれば、２個と３個の２段にしてもよく、６個であれば、３個と３個の２段にしてもよい。 
【００２０】
その小型マイクロバブル発生器の配置は、集合体を構成する小型マイクロバブル発生器の数が小型マイクロバブル発生器に対して水流を与える配管の断面に内接する多角形の頂点の数または、直径の両端の２個の組み合わせで複数の段数を構成してもよい。
【００２１】
本発明で用いる小型マイクロバブル発生器は、ＪＩＳ  Ｂ８３０２で規定されている、せきの形式が「６０°三角」で計測できる流量範囲の吐出能力を有する水流ポンプの水流で直径１００マイクロメーター（μｍ）以下の微小な泡を水流中に発生できる小型マイクロバブル発生器であるが、ＪＩＳ  Ｂ８３０２で規定されている、せきの形式が「６０°三角」で計測できる流量範囲以下の流量の水流でマイクロバブル発生ができる小型のマイクロバブル発生器を用いてもよい。
【００２２】
また、ＪＩＳ  Ｂ８３０２で規定されている、せきの形式が「６０°三角」で計測できる流量範囲以上の吐出能力を有する水流ポンプを用いて、マイクロバブルを発生することが出来るマイクロバブル発生器を２個以上用いて、集合体を構成してもよい。
【００２３】
本発明で用いる小型マイクロバブル発生器は、水流を利用する形式のマイクロバブル発生器であってよく、気液２相流体混合・剪断方式や旋回方式であっても、それ以外の方式で発生する発生器でもよい。 
【００２４】
本発明の方法による装置は、閉鎖系湾、内海、湖沼、河川、ダム湖などに対応する規模から、半導体電子部品工場などにおける有機性溶剤を含む排水の処理設備、下水処理場、食品飲料加工工場などの規模に適用でき、また、住宅・集合ビル・商用施設の排水処理設備などに適用できる。 
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、マイクロバブル発生特性を把握することが容易な小型マイクロバブル発生器を組み合わせて集合体を構築することにより、小規模の容量の水を対象とした装置から、大規模な容量の水を対象とした装置・設備まで広範囲にマイクロバブル発生装置の設計と製作ができる。
【００２６】
本発明の方法によりマイクロバブル発生装置を構築すれば、大型のマイクロバブル発生器を試作して、運転条件設定のための検討や、その特性把握をする必要がないので、適用場所にあわせたマイクロバブル発生装置を設計し、実際に設置するまでに要する期間を短縮できる。
【００２７】
また、本発明では、大型のマイクロバブル発生器の試作検討の手間や時間を省くことが出来るので、適用場所にあわせたマイクロバブル発生装置を設計し、実際に設置するまでに要するコストを抑制することができ、本発明の方法に基づくマイクロバブル発生装置である製品が安価になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明の例示を以下に示すが、例示に示す構造・形状に限定されることはない。
【実施例１】
【００２９】
図１は、本発明の一実施形態を示す概略構成図である。ここに例示した装置では、３６個の小型マイクロバブル発生器１が1つの集合体２を構成し、水流を与える配管３に内接する正六角形の頂点の位置に配置された６個の小型マイクロバブル発生器（１）が、６段の構成となり、合計３６個の小型マイクロバブル発生器が集合体（２）を構成している。
【００３０】
この構成では、各小型マイクロバブル発生器（１）には、処理対象の水の水面よりも上に設置した気体流量計（５）に接続した配管が、一本づつ、マイクロバブル発生器に空気を供給するために接続されているが、処理対象の水の水面よりも上、あるいは、処理対象の水面よりも下にて、一本の配管から分岐して、各小型マイクロバブル発生器に配管されてもよい。
【００３１】
気体流量計に接続した配管が、マイクロバブル発生器に空気を供給するために接続されているが、その気体流量計は、小型マイクロバブル発生器が吸引する空気量の調整と空気量の計測を行うものであるが、空気流量を調整できるバルブでもよく、また、流量が小型マイクロバブル発生器に適合しているのであれば、バルブや流量計を接続しなくてもよい。
【００３２】
図１の構成では、水流ポンプ（７）が処理対象の水の水面よりも上に設置されているが、本発明を構成する水流ポンプは、水中ポンプを適用してもよい。
【００３３】
図１の構成で集合体（２）を構成する小型マイクロバブル発生器（１）の数は３６個であるが限定されるものではなく、水流ポンプ（７）の水量とバランスする限り、さらに多くの小型マイクロバブル発生器を使って集合体を構成してもよい。
【００３４】
図１では、集合体（２）の長手方向が、処理水の槽の水平方向で設置されているが、集合体の長手方向が処理水槽の鉛直方向に設置してもよく、斜め方向に設置してもよい。
【００３５】
処理水の槽には、集合体を複数設置してもよい。
【実施例２】
【００３６】
図２のとおり３個の小型マイクロバブル発生器（１）を使った集合体（２）を作製し、最高揚程１３．５ｍ（電源１００ボルト、６０Ｈｚ）、最大流量２２Ｌ／分、定格６５Ｗの水流ポンプ（７）を用いて、発生器での水流速を計測し、次に、図３のとおり同じ水流ポンプ（７）を用いて単一の小型マイクロバブル発生器（１）における水流速を計測した。
【００３７】
同一の水流ポンプを用いているが、３個の小型マイクロバブル発生器を使った集合体から吐出する空気量は、単一の小型マイクロバブル発生器から吐出する空気量の３倍であった。
【００３８】
３個の小型マイクロバブル発生器を用いた集合体における、１個１個の発生器の水流速は、０．５ｍ/秒であり、一方、単一の小型マイクロバブル発生器を用いた場合では、０．６ｍ/秒であり、個々のマイクロバブル発生器における水流速は、単一構成の場合も、３つの集合体の場合も同等の数値の特性であった。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の装置は、閉鎖系湾、内海、湖沼、河川、ダム湖などに対応する規模から、半導体電子部品工場などにおける有機性溶剤を含む排水の処理設備、下水処理場、食品飲料加工工場などの規模に適用でき、また、住宅・集合ビル・商用施設の排水処理設備などに適用できるので、環境水への酸素付与効果による水質の維持向上や、嫌気状態を防止できるので臭気発生を抑制できることや、廃水処理の効率の向上ができる。
【００４０】
適用場面での要求仕様に合わせた設計が容易であり、試作も容易であるので、装置設置と対応が経済的である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】３６個の小型マイクロバブル発生器を用いた集合体により構成されるマイクロバブル発生装置を示した説明図である。（実施例１）
【図２】３個の小型マイクロバブル発生器を用いた集合体と、水を循環する水流ポンプから構成される実験装置の説明図である。（実施例２）
【図３】１個の小型マイクロバブル発生器を用いた集合体と、図２に図示されたポンプと同じ性能を持ち水流ポンプから構成される実験装置の説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  小型マイクロバブル発生器
２  集合体
３  水配管
４  吸水管
５  気体流量計 
６  空気配管
７  水流ポンプ 
８  配管固定具
９  水槽 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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