(57)【要約】【課題】負に帯電した粒子を含んでいる汚濁液を効果的に浄化できる懸濁粒子の凝集方法を提供する。【解決手段】タンク２内の汚濁液を凝集器１２に通してここで液に陽イオンを供給し、懸濁粒子の凝集性を高める。そしてこの液を濾過装置１３に送り、予め油分をしみ込ませたフィルタ１３ａで濾過する。油分を汚濁液に直接添加し、攪拌後にフィルタによる濾過を行ってもよく、どちらの方法でも油分が粒子凝集の核となって粒子の凝集、捕捉が効果的になされる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負に帯電した粒子を含む汚濁液中に陽イオンを供給して液中の懸濁粒子を凝集させ、さらに、凝集粒子を油分に接触させてフィルタで漉し取る懸濁粒子の凝集方法。
【請求項２】
前記油分を予めフィルタに付着させ、このフィルタに陽イオン供給後の汚濁液を通す請求項１記載の懸濁粒子の凝集方法。
【請求項３】
陽イオンを流出させた汚濁液中に油分を添加し、その後、汚濁液をフィルタに通す請求項１記載の懸濁粒子の凝集方法。
【請求項４】
負に帯電した粒子を含む汚濁液を通過させてこの汚濁液中に陽イオンを流出させる凝集器と、油分をしみ込ませたフィルタで汚濁液中の凝集粒子を漉し取る濾過器とを備えている懸濁粒子凝集装置。
【請求項５】
前記フィルタとしてペーパフィルタを用い、このペーパフィルタを送りをかけて濾過部に連続的または間欠的に供給しながら濾過を行う請求項４記載の懸濁粒子凝集装置。
【請求項６】
前記凝集器として、陽イオンを発生させる凝集剤を容器に収納し、その凝集剤の上部において容器の内部に空間を形成し、容器の下部から導入した汚濁液を前記凝集剤に接触させて通過させ、前記空間を経て容器の上部から流出させるものを用いた請求項４または５に記載の懸濁粒子凝集装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、切削、研削、切断などに用いられる水溶性のクーラント液や加工部品の洗浄排液、生物処理水など、負に帯電した微粒子を含んでいる汚濁液の浄化を効果的に行うことを可能ならしめた懸濁粒子の凝集方法と、その方法の実施に用いる懸濁粒子凝集装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種廃液中に含まれる汚濁物質は、濾材で捕捉できないものが多く、濾過法では効率的な除去が難しい。このため、一般的な水処理では中和処理などの前処理を行った後に凝集剤を加えて液中の浮遊粒子を凝集させ、粒子が凝集してできるフロック（綿状物）を大きくして沈降させるなどの方法で除去している。
【０００３】
疎水性コロイド粒子の凝集は、粒子の表面に存在する電荷（凝集阻害因子）と反対符号のイオンを加える方法でなされる。
【０００４】
電解質を加えると、粒子間の反発ポテンシャルが減少し、相対的に粒子間の引力が上回り、粒子が互いに引き寄せられて凝集することはＤＬＶＯ理論として知られ、また、イオンによる凝集はイオンの価数が大きいほど低濃度で起こることはシュルツハーディの法則として知られている。
【０００５】
ところで、冒頭で述べたクーラント液などは、循環させて繰り返し使用され、循環の途中に濾過器で濾過されるが、濾過器で捕捉できない粒子が残る。ところが、工場内で使用するために種々の制約を受け、一般的水処理で行っている沈殿槽を用いる凝集沈殿除去が行えない。
【０００６】
そこで、本出願人は、クーラント液などを沈殿槽なしで浄化できる凝集方法と、凝集器を特願２００２−１１３０２７号で提案している。
【０００７】
その提案済の方法は、汚濁液中に陽イオンを流出させて液中の懸濁粒子を凝集させる。また、凝集器は、容器内に凝集剤（陽イオンを発生させる物質）を充填し、容器に導入する汚濁液を内部の凝集剤に接触通過させるようにしている。なお、凝集剤は、マグネシウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウムなどのアルカリ土類金属やアルミニウム、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウムなどの顆粒、ペレット、チップなどが有効なことが分かっている。この凝集剤として、多孔質酸化マグネシウムや多孔質水酸化マグネシウムの顆粒、ペレット、チップなどを用いると特に優れた凝集効果が得られる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
凝集器に通して凝集させた汚濁液中の懸濁粒子は、凝集器通過後の汚濁液をペーパフィルタなどに通して漉し取る。
【０００９】
ところが、非常に目の細かいフィルタを使用しても、せっかく凝集させた懸濁粒子の一部がフィルタを通り抜けてしまうという問題に直面した。クーラント液などは浄化再生が不十分であると長期にわたる繰り返し使用が望めない。
【００１０】
そこで、この発明は、改善されたより良い方法を提供して懸濁粒子の凝集、除去をより効果的に行えるようにすることを課題としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、この発明においては、負に帯電した粒子を含む汚濁液中に陽イオンを供給して液中の懸濁粒子を凝集させ、さらに、凝集粒子を油分に接触させてフィルタで漉し取る懸濁粒子の凝集方法を提供する。
【００１２】
汚濁液に対する陽イオンの供給は、陽イオンを発生させる物質を溶解して添加する方法、汚濁液を通す容器に陽イオンを発生させる物質を入れ、この物質に汚濁液を接触通過させる方法、液を入れたタンクに前記物質を沈めておく方法などで行える。
【００１３】
懸濁粒子に接触させる油は、低粘度油が好ましい。この油分は予めフィルタに付着させておいてもよいし、陽イオンを流出させた汚濁液中に油分を直接添加してもよい。前者の場合、油分を付着させたフィルタに陽イオン供給後の汚濁液を通す。また、後者は油分を添加した汚濁液を攪拌してフィルタに通す。
【００１４】
この方法を実施するために、この発明においては、負に帯電した粒子を含む汚濁液を通過させてこの汚濁液中に陽イオンを流出させる凝集器と、油分をしみ込ませたフィルタで汚濁液中の凝集粒子を漉し取る濾過器とを備えている懸濁粒子凝集装置も併せて提供する。
【００１５】
この懸濁粒子凝集装置は、ペーパフィルタを送りをかけて濾過部に連続的または間欠的に供給しながら濾過を行うものが好ましい。
【００１６】
また、凝集器として、陽イオンを発生させる凝集剤を容器に収納し、その凝集剤の上部において容器の内部に空間を形成し、容器の下部から導入した汚濁液を前記凝集剤に接触させて通過させ、前記空間を経て容器の上部から流出させるものを用いるのも好ましい。
【００１７】
【作用】
発明者は、懸濁粒子を漉し採ったペーパフィルタを観察して油分がたまたま付着していた箇所に漉し採られた粒子が集中していることに気づいた。そこで、ペーパフィルタに意図的に機械油を軽く噴霧してしみ込ませ、このペーパフィルタに懸濁粒子凝集後の汚濁液を通してみた。その結果、懸濁粒子の捕捉が非常に良くなされており、油分が粒子の捕捉に効果を奏することを見いだした。
【００１８】
また、陽イオンを供給した汚濁液に油分を加え、攪拌後に濾過したところ、この方法でもペーパフィルタにしみ込ませた場合と同様に捕捉性が高まることが分かった。油分が粒子凝集の核となり、また、油分がフィルタに対する凝集粒子吸着のつなぎの役目を果たすのではないかと考えられる。
【００１９】
換言すれば、本出願人が特願２００２−１１３０２７号で提案している方法では、循環させて使用する液は特に、凝集時間を長くとれないためフロックの成長が十分に進まず、フィルタ通過時に再分散するなどして漉し取り難くなるのと、フィルタによる吸着がなされないことにあるのではないかと考えられ、この方法の不満足な部分が油分の使用によって解消される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１にこの発明の方法の実施形態を示す。図は工作機械のクーラント液の浄化を例に挙げている。
【００２１】
図中１は水溶性クーラント液の供給装置である。クーラント液を入れたタンク２と、タンク２内の液を汲み上げるポンプ３とを備えるこの供給装置１で液を循環させて工作機械４の工作部に供給する。循環経路の戻り路を通ってタンク２に戻された使用済みの液は使用の繰り返しによって次第に汚れて濁ってくるのでこれをこの発明の方法で浄化する。
【００２２】
図の１０がこの発明の方法を実施する懸濁粒子凝集装置である。この装置１０は、タンク２内の汚濁液を汲み上げるポンプ１１ａと、そのポンプ１１ａを通過した液に陽イオンを供給する凝集器１２と、凝集器１２を通過してタンク２に戻された液をポンプ１１ｂで汲み上げ、その液を濾過する濾過装置１３とから成る。
【００２３】
凝集器１２は、容器の中に陽イオンを溶出させる凝集剤を入れ、その凝集剤に汚濁液を接触させて通過させるようにしてある。凝集剤は既述の物質の顆粒、ペレット、チップなどでよい。陽イオンは、陽イオン発生物質を溶解してタンク２内の液に添加する方法や陽イオン発生物質をタンク２中に沈めておく方法によっても供給することができ、凝集器１２を使用することは必須の要件にはならない。
【００２４】
濾過装置１３は、ロール巻きした帯状フィルタ１３ａをフィーダ１３ｂで連続的または間欠的に繰り出して濾過部に供給し、濾過部を通過したフィルタの表面の付着物をスクレパー１３ｃで掻き落として回収し、その後、使用済みフィルタを巻き取って回収するものにしているが、これに限定されるものではない。使い捨てする帯状フィルタ１３ａは、安価で、焼却処理も可能なペーパフィルタが好ましい。このフィルタ１３ａに予め機械油を噴霧してしみ込ませておき、凝集器１２に通して陽イオンを添加し、さらにタンク２に戻してここで凝集を進めた液をポンプ１１ｂで汲み上げてこのフィルタ１３ａで漉す。濾過後の液はタンク１３ｄに回収し、きれいになった液をクーラント液供給装置１のタンク２に戻す。
【００２５】
なお、凝集器１２に対する汚濁液の導入は数回繰り返すのが望ましい。
【００２６】
図２に、凝集器１２の好ましい形態の一例を示す。この凝集器１２は、上部と下部に汚濁液の出入口を有する容器１２ａの中に陽イオンを溶出させる凝集剤１２ｂを充填し、この凝集剤１２ｂの上部に空間１２ｃを生じさせ、容器１２ａの下部から導入した汚濁液を凝集剤１２ｂに接触させて通過させ、空間１２ｃに流れた液を容器上部の口から流出させる構造にしている。
【００２７】
この凝集器１２は、汚濁液と凝集剤１２ｂの接触効果が高い。図のように汚濁液を下から上に向けて流すと水流によって凝集剤１２ｂが空間１２ｃ内で躍動し（いわゆる踊りが生じる）、それによって汚濁液との接触効果が高められる。図の１２ｄ、１２ｅは凝集剤流出防止用のスクリーンである。このスクリーンの目詰まり対策としてここでは凝集剤１２ｂのサイズを大きくし、スクリーンの目孔を大きくしているが、目詰まりの抑制は、特願２００２−１１３０２７号で述べているような逆洗回路を設けて行うこともできる。
【００２８】
また、上述したように、油分は汚濁液に直接加えてもよい。
【００２９】
以下に、凝集実験の結果を述べる。
−実験１−
ビーカに入れた４００ｃｃの水道水に分散剤入りアルミナ粉（粒子径０．１ミクロン）４ｇを投入し、攪拌してコロイド水を作った。そして、このコロイド水を２本の試験管に入れた。試験管の一方には陽イオンを溶出させる凝集剤（多孔質水酸化マグネシウムのペレット）を０．４ｇ入れ（以下これを試験管Ｉという）、他方の試験管は凝集剤無しとして（これを試験管ＩＩという）コロイド水の透明度向上の状況を観察した。
【００３０】
試験管注入後１時間経過の段階では２本の試験管の透明度に差は見られなかったが、６時間経過後は試験管Ｉの液は上から１ｃｍぐらいまでがかなり透明になったのに対し、試験管ＩＩの液がかなり透明になったのは上から僅か０．３ｃｍ程度であった。
【００３１】
また、１２時間経過後は、試験管Ｉの液は上から１ｃｍ程度がさらに透明になり、その下側も透明度が増してきた。これに対し、試験管ＩＩの液は全体が濁ってしまった。
【００３２】
２３時間経過後は、試験管Ｉの液は全体の透明度が高まった。一方、試験管ＩＩの液は上から１ｃｍ程度しか透明にならなかった。
【００３３】
この実験から、凝集剤を使用すると、ゆっくりではあるが凝集効果が現れることが分かる。
【００３４】
−実験２−
実験１で用いたものと同じアルミナコロイド水４００ｃｃに凝集剤（多孔質水酸化マグネシウムのペレット）０．４ｇを加え、これを市販の機械油（商品名クレ５５６）を軽くスプレー塗布した♯９５０のペーパフィルタに４回通したところ高い透明度に濾過できた。この実験ではペーパフィルタによる濾過の際に、大きな粒子が成長するのが確認された。これに対し、凝集剤を加えていないコロイド水は、同じ機械油を同様に塗布したペーパフィルタに１０回通しても透明度は良くならなかった。
【００３５】
−実験３−
実験２と同じアルミナコロイド水４００ｃｃに凝集剤（多孔質水酸化マグネシウムのペレット）０．４ｇを加え、さらに、このコロイド水に前記機械油（商品名クレ５５６）０．４ｃｃを直接吹き込み、攪拌後♯９５０のペーパフィルタ（油散布無し）に通した。この濾過を約１０回繰り返したところかなりの透明度に濾過することができた。一方、凝集剤を添加していないアルミナコロイド水は粒子の成長が見られず、♯９５０のペーパフィルタ（油散布無し）に１０回通した後にも白濁したままであった。
【００３６】
−実験４−
実験２と同じアルミナコロイド水４００ｃｃを試料Ａとし、また、クーラント液は界面活性剤を含むものが一般的であるのでそれを模擬したものとして試料Ａにさらに非イオン界面活性剤（ポリエチレングリコールモノラウレート）を０．４ｃｃ添加したものを試料Ｂとし、両試料を目穴５ミクロンのペーパフィルタで濾過した。その結果、試料Ａ、Ｂとも白濁しており完全な濾過はできなかった。
【００３７】
次に、試料Ａ、Ｂに凝集剤（多孔質水酸化マグネシウムのペレット）０．４ｇを加え、３０分間放置後に目穴５ミクロンのペーパフィルタで濾過したところ、試料Ａ、Ｂとも完全ではないが凝集剤なしよりも良い結果が得られた。
【００３８】
また、試料Ａ、Ｂに凝集剤（多孔質水酸化マグネシウムのペレット）０．４ｇとともに機械油（商品名クレ５５６）０．４ｃｃを投入し、これを攪拌後目穴５ミクロンのペーパフィルタで濾過したところ、試料Ａは透明度が高まった。試料Ｂは少し白濁しておりＡほどではなかったがこれも透明度が高まった。なお、試料Ａは油分が淡い黄色の塊になって濾過する前の水面に浮いていた。
【００３９】
この機械油を加えた両試料Ａ、Ｂを、同じ機械油を散布してしみ込ませた目穴５ミクロンのペーパフィルタで濾過したところ、試料Ａは完全に透明になった。また、試料Ｂは完全ではなかったが機械油をしみ込ませていないフィルタ使用時よりも透明度が高まった。
【００４０】
以上の実験結果から、非イオン系界面活性剤を含む液と含まない液には若干効果に差が出るが、どちらの液に対しても電解質（陽イオン）と油分の併用が極めて有効なことを確認できた。
【００４１】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明においては、懸濁粒子の凝集、捕捉を、汚濁液に陽イオンを加え、これをさらに油分に接触させる方法によって行うので、負に帯電した粒子を含む汚濁液の浄化を効果的に行うことができ、工場内使用するクーラント液などの浄化度を高めて液の再使用期間を長くすることができる。
【００４２】
また、この発明の方法を実施する凝集装置は、凝集器内の凝集剤に汚濁液を接触通過させ、その後この液を予め油分を付着させたフィルタで濾過するので大きな沈澱槽を設けずに懸濁粒子の凝集、捕捉を行うことができ、装置の小型化、それによる使用制限の緩和が図れる。
【００４３】
なお、凝集器として容器の上部に空間を設け、汚濁液を下部から上部に向けて通すものを用いる装置は、凝集器が目詰まりし難く、液を循環させながら浄化する装置の稼働効率向上も図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の方法と装置の実施形態を示す図
【図２】この発明の装置に利用する凝集器の一例を示す断面図
【符号の説明】１    クーラント液供給装置
２    タンク
３    ポンプ
４    工作機械
１０  懸濁粒子凝集装置
１１ａ、１１ｂ  ポンプ
１２    凝集器
１２ａ  容器
１２ｂ  凝集剤
１２ｃ  空間
１２ｄ、１２ｅ  スクリーン
１３    濾過装置
１３ａ  帯状フィルタ
１３ｂ  フィーダ
１３ｃ  スクレパー
１３ｄ  タンク
【図１】
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【図２】
2004167372.tif 000004