(57)【要約】【課題】磁気凝集と微細気泡を利用して、廃液（混合液）から微粒子を効率的に分離するため、気泡径を小さくすると共に気泡の発生量を多くする。【解決手段】廃液１０２は液配管１０３内を循環流通する。この廃液１０２には、散気体１０５により微細気泡が混入される。微細気泡が混入した廃液は、磁気作用部１０８により磁気作用を受けて、混入している微粒子が磁気凝集する。更に、静止混合器１１１により、微細気泡が混入している廃液１０２が攪拌・混合されることにより、微細気泡が更に細かくなる。処理槽１０１に戻ると、微細気泡が付着した凝集微粒子１１２は液面上にクリーム状となって浮上する。この凝集微粒子１１２を掬いあげることにより、粒子を分離除去することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体中に微粒子が分散混入している混合液から、前記微粒子を分離させる分離浄化装置であって、
前記混合液を流通させる液配管と、
前記液配管に備えられており、空気が供給されると微細気泡を発生してこの微細気泡を前記混合液中に混入させる散気体と、
前記散気体から発生した微細気泡が混入した前記混合液を攪拌・混合することにより、前記微細気泡を更に微細な微細気泡にする静止混合器と、
前記液配管中に流れる前記混合液及び前記微細気泡に対して磁気作用を加える磁気作用部と、
を有することを特徴とする分離浄化装置。
【請求項２】
液体中に微粒子が分散混入している混合液から、前記微粒子を分離させる分離浄化装置であって、
前記混合液を貯溜する処理槽と、
前記混合液を前記処理槽から取り出して流通させた後に、再び前記処理槽に戻す液配管と、
前記液配管中に前記混合液を圧送状態で流すポンプと、
前記液配管に備えられており、空気が供給されると微細気泡を発生してこの微細気泡を前記混合液中に混入させる散気体と、
前記散気体から発生した微細気泡が混入した前記混合液を攪拌・混合することにより、前記微細気泡を更に微細な微細気泡にする静止混合器と、
前記液配管中に流れる前記混合液及び前記微細気泡に対して磁気作用を加える磁気作用部と、
を有することを特徴とする分離浄化装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の分離浄化装置において、
前記磁気作用部は、前記液配管の外周に巻回される巻線と、この巻線にパルス電圧を印加するパルス電源とでなり、前記パルス電源は、パルス周波数が予め決めた最低周波数から予め決めた最高周波数まで漸増してから前記最低周波数まで漸減するパルス電圧を繰り返し出力することを特徴とする分離浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は分離浄化装置に関し、磁気凝集と微細気泡を活用することにより、液体に微粒子が分散混入している混合液から、微粒子を分離することにより、混合液を浄化処理する装置である。
特に本発明では、気泡の微細化を促進すると共に気泡発生数を増加させて、分離浄化の効率を向上させるように工夫したものである。
【背景技術】
【０００２】
各種の産業分野から、種々の廃液が生成されている。廃液としては、例えば、塗装水洗ブース排水、水溶性加工液、バレル研磨液、金型離型剤排水、放電加工液、コンプレッサー類のドレン排水、ガラス加工液、各種冷却水などの廃液がある。
このような廃液は、環境保全の観点から、分散混入している粒子を分離浄化処理してから廃棄する必要がある。
【０００３】
廃液に分散混入している粒子の粒径が１０μｍ程度以上である場合には、沈殿法や濾過法により廃液の浄化処理が行われる。
一方、廃液に分散混入している粒子の粒径が１０μｍ以下となっている場合、つまり粒子がコロイド粒子である場合には、磁気凝集と微細気泡を活用して、粒子を凝集させて粗大粒子に形成すると共に、粒子に気泡を付着させて浮上分離させることにより、粒子を分離して廃液を浄化する手法が採用されている。
【０００４】
ここで、廃液中に分散混入しているコロイド粒子（微粒子）を、磁気凝集と微細気泡を活用して分離する従来技術を、図４を参照して説明する。
【０００５】
図４に示すように、処理槽１には、塗装水洗ブース排水などの廃液（混合液）２が貯溜される。この廃液２は、液体にコロイド粒子が分散混入したものである。この場合、コロイド粒子の粒径は、例えば１０μｍ〜１ｎｍである。
液配管３は、その入口端３ａが処理槽１に接続され、その出口端３ｂが処理槽１の内部に挿入されている。このため、液配管３は、処理槽１内に貯溜されている廃液２を循環流通させる循環流通配管となっている。
【０００６】
液配管３にはポンプ４と、磁気作用部５と、静止混合気（スタティックミキサー）６が介装されている。
また液配管３の途中には、空気供給管７を介して空気源８から空気（圧縮空気）ａが供給されるようになっている。空気源８としては例えばエアーポンプが使用され、空気供給管７としては例えば直径が６〜８ｍｍのエアーチューブが使用される。
【０００７】
ポンプ４が作動すると、処理槽１内に貯溜された廃液２は、入口端３ａから液配管３内に吸引され、この液配管３内を矢印Ａ方向に沿い流通し、出口端３ｂから処理槽１内に吐出される。つまり、廃液２は、処理槽１から液配管３を循環流通して再び処理槽１に戻ってくる。
【０００８】
磁気作用部５は、液配管３の外周に永久磁石を配置して構成したものである。
ポンプ４から圧送された廃液２には空気源８の空気ａが混入され、空気ａが混入した廃液２は、磁気作用部５を通過する際に磁気作用を受ける。つまり、磁気作用部５にて発生した磁束が、空気ａが混入した廃液２と交差する。このようにして空気ａと廃液２に磁気が作用することにより、廃液２中の微粒子が磁気凝集して粗大粒子となる。
【０００９】
静止混合器６は内部に突起やミキシングブレード（以下これらを「ブレード等」と称する）が配置されており、廃液２がこの静止混合器６内を流通する。つまり、空気ａが混合した廃液２は、磁気作用部５にて磁気作用を受けた後、静止混合器６の内部を流通する。
磁気作用を受けると共に空気ａが混合した廃液２は、静止混合器６の内部を流通するときに、ブレード等に衝突しつつ攪拌・混合されて激しい乱流となって流通する。このとき、ブレード等の下流に渦が生じてキャビテーションが発生し、空気ａが微細気泡となる。
【００１０】
磁気作用を受けた空気ａと廃液２とが静止混合器６にて攪拌・混合することによっても微粒子の磁気凝集が進むと共に、磁気凝集して粗大化した粒子に微細気泡が付着する。
【００１１】
静止混合器６を流通してきた廃液２は、出口端３ｂから処理槽１に吐出される。また、廃液２が、液配管３を通して静止混合器６から出口端３ｂに流れていく途中においても、廃液２中の粒子に微細気泡が付着する。
処理槽１に還流した凝集微粒子９には微細な気泡が付着しているため、未処理の廃液２よりも軽く、処理槽１内で浮上して、廃液２の液面上にクリーム状の泡となって溜まる。なお、処理槽１内においても、廃液２中の粒子に微細気泡が付着する。
【００１２】
このようにして、廃液２を液配管３に循環流通させつつ、廃液２に対して、空気源８及び空気供給管７による空気ａの混入、磁気作用部５による磁気作用の付与、静止混合器６の攪拌・混合による微細気泡の発生を行わせることにより、磁気凝集による微粒子の粗大化と、この粗大化した粒子への微細気泡の付着が行われ、処理槽１内の液面上には、クリーム状の泡となった多量の凝集微粒子９が溜まる。
【００１３】
この浮上した凝集微粒子９を掬いあげることにより、廃液２中に分散混入しているコロイド粒子（微粒子）を分離して取り出すことができ、これにより廃液２の浄化（コロイド粒子の分離）ができる。
【００１４】
【特許文献１】特許第３４６７００１号公報
【特許文献２】特開２００５−５２７８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上述したようなタイプの分離浄化装置において、微粒子の分離を効率的に行うには、
（１）微細気泡の発生量を増加し、
（２）発生する個々の微細気泡の径を小さくする、
ことが必要である。
【００１６】
そこで、図４に示すような従来の分離装置では、静止混合器６の長さ（廃液２を流す方向に沿う長さ）を長くしてブレード等を多段に配置したり、静止混合器６内に流す廃液２の線速度を速くしたりしていた。
しかし、このようにすると、静止混合器６が大型になると共に、ポンプ４として大型な高圧ポンプを使用しなければならないという問題がある。
【００１７】
更に、根本的な問題は、静止混合器６やポンプ４を大型化したとしても、発生する個々の微細気泡の径を小さくするには限度があり、また、発生する微細気泡の量を増加するにも限度があるということである。
【００１８】
これは、空気源８から空気供給管７を介して、液配管３中に流れる廃液２に空気ａを混入し、空気ａ（大きな塊状の空気）が混入した廃液２が、静止混合器６にて攪拌・混合されることにより微細気泡を発生させているからである。
つまり、静止混合器６にて攪拌・混合してキャビテーション等により微細気泡を発生させるようにしてはいるが、静止混合器６に入る前の状態の空気ａの状態がそもそも大きな塊となっているので、静止混合器６にて空気の微細化を行っても、発生する微細気泡の径を小さくしたり、微細気泡の発生量を増加したりするのに限度が出てくるのである。
【００１９】
本発明は、上記従来技術に鑑み、発生する気泡の微細化を促進し、しかも発生する微細気泡の量を増加させ、これにより分離浄化の効率を向上させることができる分離浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記課題を解決する本発明の構成は、
液体中に微粒子が分散混入している混合液から、前記微粒子を分離させる分離浄化装置であって、
前記混合液を流通させる液配管と、
前記液配管に備えられており、空気が供給されると微細気泡を発生してこの微細気泡を前記混合液中に混入させる散気体と、
前記散気体から発生した微細気泡が混入した前記混合液を攪拌・混合することにより、前記微細気泡を更に微細な微細気泡にする静止混合器と、
前記液配管中に流れる前記混合液及び前記微細気泡に対して磁気作用を加える磁気作用部と、
を有することを特徴とする。
【００２１】
また本発明の構成は、
液体中に微粒子が分散混入している混合液から、前記微粒子を分離させる分離浄化装置であって、
前記混合液を貯溜する処理槽と、
前記混合液を前記処理槽から取り出して流通させた後に、再び前記処理槽に戻す液配管と、
前記液配管中に前記混合液を圧送状態で流すポンプと、
前記液配管に備えられており、空気が供給されると微細気泡を発生してこの微細気泡を前記混合液中に混入させる散気体と、
前記散気体から発生した微細気泡が混入した前記混合液を攪拌・混合することにより、前記微細気泡を更に微細な微細気泡にする静止混合器と、
前記液配管中に流れる前記混合液及び前記微細気泡に対して磁気作用を加える磁気作用部と、
を有することを特徴とする。
【００２２】
また本発明の構成は、
前記磁気作用部は、前記液配管の外周に巻回される巻線と、この巻線にパルス電圧を印加するパルス電源とでなり、前記パルス電源は、パルス周波数が予め決めた最低周波数から予め決めた最高周波数まで漸増してから前記最低周波数まで漸減するパルス電圧を繰り返し出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、液配管中に流れる廃液に対して、散気体により微細気泡を混入させているため、微細気泡を多量に発生させることができると共に、散気体により発生させた微細気泡を含む廃液を静止混合器に通すことにより、微細気泡の更なる微細化と新たな微細気泡の発生を行うことができる。
このように気泡径の小さい多量の微細気泡を、瞬時に多量に発生することができるので、磁気凝集した粒子に微細気泡を効果的に付着させることができる。この結果、磁気凝集した凝集微粒子を効果的に浮上させて分離することができ、分離浄化の効率が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に本発明を実施するための最良の形態を実施例に基づき詳細に説明する。
【実施例１】
【００２５】
図１は本発明の実施例に係る分離浄化装置を示す。
図１に示すように、処理槽１０１には、塗装水洗ブース排水などの廃液（混合液）１０２が貯溜される。この廃液１０２は、液体にコロイド粒子が分散混入したものである。この場合、コロイド粒子の粒径は、例えば１０μｍ〜１ｎｍである。
【００２６】
液配管１０３は、その入口端１０３ａが処理槽１０１の下部に接続され、その出口端１０３ｂが処理槽１０１の上部に接続されている。このため、液配管１０３は、廃液１０２を処理槽１０１から取り出して流通させた後に、再び処理槽１０１に戻す循環流通配管となっている。
【００２７】
液配管１０３には、ポンプ１０４が介装されており、このポンプ１０４が作動すると、処理槽１０１内に貯溜された廃液１０２は、入口端１０３ａから液配管１０３内に吸引され、この液配管１０３内を矢印Ａ方向に沿い圧送されて流通し、出口端１０３ｂから処理槽１０１内に吐出される。つまり、廃液１０２は、処理槽１０１から液配管１０３を循環流通して再び処理槽１０１に戻ってくる。
【００２８】
液配管１０３のうち入口端１０３ａとポンプ１０４との間の位置であって、液配管１０３の内部には、散気体１０５が配置されている。散気体１０５は、焼結金属やセラミックスや微細樹脂粒を固めたものであり、微細孔を有している。この散気体１０５としては、筒状のもの（散気管）であっても、塊状のものであってもよい。
この散気体１０５には、空気供給管１０６を介してエアーポンプなどの空気源１０７から空気（圧縮空気）ａが供給されるようになっている。
【００２９】
散気体１０５に空気ａを供給すると、散気体１０５はその表面から微細気泡を多量に発生し、この多量の微細気泡は液配管１０３内を流通する廃液１０２中に混入する。散気体１０５から発生する微細気泡の径は、例えば８０μｍであるが、散気体１０５の特性（微細孔の大きさ）に応じて、発生する微細気泡の径は、例えば５０〜２００μｍのうちの任意の大きさにすることができる。
【００３０】
液配管１０３のうちポンプ１０４よりも下流側の位置には磁気作用部１０８が備えられている。この磁気作用部１０８は、液配管１０３の外周に巻回された巻線１０９と、この巻線１０９にパルス電圧を印加するパルス電源１１０とで構成されている。
パルス電源１１０は、例えば図２に示すようなパルス電圧を発生する。つまり、１００ｍｓの期間において、パルス周波数が３０００Ｈｚから漸増して３２０００Ｈｚになった後に再び３０００Ｈｚにまで漸減するパルス電圧を、繰り返し連続して出力する。このようなパルス電圧が巻線１０９に印加されるため、巻線１０９は、上記パルス電圧に応じた波形及び周波数となっている磁気（磁束）を、液配管１０３内を流れる廃液１０２及び微細気泡に対して作用させる。
【００３１】
液配管１０３のうち磁気作用部１０８よりも下流側の位置には静止混合器１１１が備えられている。静止混合器１１１は内部に突起やミキシングブレードが配置されており、廃液１０２がこの静止混合器１１１内を流通する。つまり、微細気泡が混合した廃液１０２は、磁気作用部１０８にて磁気作用を受けた後、静止混合器１１１の内部を流通する。
【００３２】
上記構成となっている分離浄化装置では、ポンプ１０４が作動すると、廃液１０２が液配管１０３内を圧送状態で流通する。
液配管１０３内を流通する廃液１０２には、まず、散気体１０５から発生した微細気泡が混入する。散気体１０５から発生する微細気泡は多量であり、しかも、その気泡径は例えば８０μｍと小さい。
【００３３】
微細気泡が多量に混入した廃液１０２は、ポンプ１０４を通過するときに、ポンプ１０４のインペラーの回転力にて、廃液１０２と微細気泡との混合が促進されると共に、微細気泡の微細化が進む。
【００３４】
多量の微細気泡が混入した廃液１０２は、磁気作用部１０８を通過する際に磁気作用を受ける。つまり、巻線１０９にて発生したパルス状の磁束が、微細気泡が混入した廃液１０２と交差する。このようにして微細気泡と廃液１０２に磁気が作用することにより、廃液１０２中の微粒子が磁気凝集して粗大粒子となる。
【００３５】
しかも、パルス状の磁束は、１００ｍｓの間に、パルス周波数が３０００Ｈｚから漸増して３２０００Ｈｚになった後に再び３０００Ｈｚにまで漸減するという周波数変化を繰り返す。このようにパルス周波数が変化するパルス状の磁束を、廃液１０２に作用させるため、微粒子が磁気凝集して粗大粒子となる現象が促進される。
【００３６】
磁気作用を受けると共に微細気泡が混合した廃液１０２は、静止混合器１１１の内部を流通するときに、静止混合器１１の内部のブレード等に衝突しつつ攪拌・混合されて激しい乱流となって流通する。このとき、ブレード等の下流に渦が生じてキャビテーションが発生し、微細気泡は更に微細な微細気泡となる。また同時に、新たな微細気泡も発生する。つまり、粒径の小さい微細気泡が瞬時かつ多量に発生する。
【００３７】
磁気作用を受けた微細気泡と廃液１０２とが静止混合器１１１にて攪拌・混合することによっても微粒子の磁気凝集が進むと共に、磁気凝集して粗大化した粒子に微細気泡が付着する。
このとき、微細気泡の径は小さく、しかも、多量であるため、磁気凝集して粗大化した粒子に、効率的且つ多量に微細気泡が付着する。
【００３８】
静止混合器１１１を流通してきた廃液１０２は、出口端１０３ｂから処理槽１０１に吐出される。また、廃液１０２が、液配管１０３を通して静止混合器１１１から出口端１０３ｂに流れていく途中においても、廃液１０２中の粒子に、微細で多量の微細気泡が付着する。
しかも、微細気泡の径は小さく、しかも、多量であるため、磁気凝集して粗大化した粒子に、効率的且つ多量に微細気泡が付着する。
【００３９】
処理槽１に還流した凝集微粒子１１２には微細な気泡が付着しているため、未処理の廃液１０２よりも軽く、処理槽１０１内で浮上して、廃液１０２の液面上にクリーム状の泡となって溜まる。しかも、発生した微細気泡の径は小さく、しかも、多量であるため、磁気凝集して粗大化した粒子に、効率的且つ多量に微細気泡が付着する。したがって、微細気泡が付着した凝集微粒子１１２は、処理槽１の液面上にクリーム状の泡となって、多量に発生する。
なお、処理槽１０１内においても、廃液１０２中の粒子に微細気泡が付着する。
【００４０】
このようにして、廃液１０２を液配管１０３に循環流通させつつ、廃液１０２に対して、散気体１０５による微細気泡の混入、磁気作用部１０８による磁気作用の付与、静止混合器１１１の攪拌・混合による微細気泡の更なる微細化と新たな微細気泡の発生を行わせることにより、磁気凝集による微粒子の粗大化と、この粗大化した粒子への多量の微細気泡の付着が行われ、処理槽１０１内の液面上には、クリーム状の泡となった多量の凝集微粒子１１２が溜まる。
【００４１】
この浮上した凝集微粒子１１２を掬いあげることにより、廃液１０２中に分散混入しているコロイド粒子（微粒子）を分離して取り出すことができ、これにより廃液１０２の浄化（コロイド粒子の分離）ができる。
【００４２】
このように本実施例では、液配管１０３中に流れる廃液１０２に、空気を混入するのではなく、散気体１０５により最初から微細気泡を混入させるようにしているため、この微細気泡が静止混合器１１１を流通することにより、微細気泡の更なる微細化と、新たな微細気泡の発生ができる。このように径が小さく且つ多量の微細気泡を簡単かつ迅速・大量に発生させることができるので、処理槽１０１内において、凝集微粒子を浮上させてクリーム状の凝集微粒子１１２を短い時間で多量に発生させることができ、これにより微粒子の分離を効果的に行うことができる。
【００４３】
また微細気泡の径が小さく大量であるため、処理槽１０１内の液面上に浮上したクリーム状の凝集微粒子１１２に付着した泡は、時間が経過しても、大径化しにくく（隣接する泡どうしが結合して大きな泡になる現象が発生しにくく）、また消失しにくいものとなる。したがって、凝集微粒子１１２の分離を良好に行うことができる。
【実施例２】
【００４４】
図１に示す実施例では、磁気作用部１０８を、ポンプ４と静止混合器１１１との間に配置したが、磁気作用部１０８の配置位置は、散気体１０５から発生した微細気泡と、液配管１０３内を流れる廃液１０２とを磁化することができれば、液配管３の他の場所であってもよい。
例えば、磁気作用部１０８の配置位置は、液配管１０３のうち、静止混合器１１１と出口端１１３ｂとの間の位置であってもよく、また、散気体１０５とポンプ１０４との間の位置であってもよい。
【００４５】
また磁気作用部として永久磁石を用いるようにしてもよい。
【００４６】
更に図１に示す実施例では、液配管１０３は循環流通配管となっているが、処理槽１０１の廃液１０２を、液配管１０３を通して流通させて、他の槽に吐出するようにしてもよい。この場合にも、液配管１０３に、散気体１０５，ポンプ１０４，磁気作用部１０８，静止混合器１１１を同様に備える。
【００４７】
散気体１０５は、図１に示すように、液配管１０３の内部に備えてもよいが、図３に示すような備え方であってもよい。即ち、図３に示すように、液配管１０３の途中にＴ字管１０３ａを接続し、Ｔ字管１０３ａにより液配管１０３よりも鉛直方向下方に空間を形成し、この空間に散気体１０５を備えるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施例に係る分離浄化装置を示す構成図。
【図２】パルス電圧波形を示す波形図。
【図３】散気体の別の取り付け手法を示す構成図。
【図４】従来の分離浄化装置を示す構成図。
【符号の説明】
【００４９】
１０１  処理槽
１０２  廃液
１０３  液配管
１０４  ポンプ
１０５  散気体
１０６  空気供給管
１０７  空気源
１０８  磁気作用部
１０９  巻線
１１０  パルス電源
１１１  静止混合器
【図１】
2008029926.tif 000003
【図２】
2008029926.tif 000004
【図３】
2008029926.tif 000005
【図４】
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