(57)【要約】【課題】確実性が高く、安価でかつ工業的に利用される水中や海水の油分捕集分離器具、方式を提供する。【解決手段】親油性と撥水性の特徴を併せ持つ粒径が１０ｍｍ以下の発泡した粒状プラスチックを親油性布帛で筒状や袋状に包含し水面上、水中の油分を捕集する器具及び同じ発泡粒状プラスチックを充填塔方式の分離濾材として塔上部より通液する下降流を利用し、かつ発泡粒状プラスチックと油分の浮上性を利用し連続的に水中や海水中の油分を工業的に捕集分離する油分分離装置。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発泡された又は中空状態に発泡されたポリプロピレン、ポリエチレン及びポリウレタンなど比重が1以下になったプラスチックで直径１０ｍｍ以下に、かつ球状的に粒子化された層を用いて水中や海水中の油分捕集分離を行うことを特徴とした油分捕集分離装置。
【請求項２】
親油性の繊維などで筒状、袋状やロープ状に形成された布帛に請求項１のプラスチックを充填し水中や海水中の油分捕集分離器具。
【請求項３】
請求項１のプラスチックを充填した充填塔において油分を含んだ水を塔上部から圧入する下降流で連続的かつ工業的に油分分離する油分分離装置。
【請求項４】
請求項３の充填塔分離方式において充填部上部に捕集され濃縮された油分を回分又は連続的に塔上部より抜きながら系外に排出し、更に塔上部にある請求項１のプラスチックの油分捕集能力が低下した時点で同プラスチックの浮上性を利用し上部から一定量排出するとともに下部より補充することを回分的に行う装置を具備した油分分離装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は水中や海中の油を捕集分離し清澄化された水を得る器具、装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
家庭で料理あるいは食後の食器洗いで流される排水中の油分は下水道処理において多大のエネルギを要するが、不充分な場合は生物系への影響が多大である。一方船舶事故による油流失あるいは意図的油排出行為は河川、海域の自然体を破壊するという社会的問題を引き起こす。一方製造工場における微小含有油分分離においても多大のエネルギを消費する実体がある。このような問題に対し、水表面の油分回収では充気式オイルフェンスでの油分拡散防止あるいは親油性布帛で捕集する方法、工業的には活性炭など無機質の吸着剤を利用したり、希薄油分を活性汚泥などで分解するバイオ技術が数多く提案され、実働しているが、一長一短があり処理技術の難しさを物語っている。
【０００３】
油分の工業的分離技術として特許公開平１１−１５６１０４では不織布をカートリッジ状にして水中の油分を捕集する方法や特許公開平７−３１９４４では水表面の油分を気化させて分離する方法などが提案されている。特許公開２０００−２３７７４３では濾過技術の1種として一般的濾材を用いた浄化塔方式で下部より処理前水を供給し、塔内の濾材を流動させ水の濾過と活性化を行い、上部より処理水を得る濾材流動式活性浄水装置が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
親油性布帛単層での油分捕集はその二次元的特性から捕集量が少なく多くの布帛を消費する、活性炭など無機物での吸着方式では吸着した後の吸着剤の処理に多大のエネルギを要する、バイオ技術による油分分解では多大の空気量と滞留時間を要することでの多くの敷地面積とエネルギを必要とするなど多くの課題を抱えている。上記問題に対し、確実性、利便性、後処理面で有利な油分捕集分離方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
一般的にプラスチック製品はその原料が石油であるため親油性に優れ油分を捕集する特徴を持つが、そのプラスチックを発泡させ数ｍｍ以下の粒子にすることでプラスの静電気をより保有しやすくなり油分の捕集機能を飛躍的に向上させると共に、粒状であるが故に三次元的に油分を大量に捕集することが可能となり、課題を解決する有効な手段をして水中や海水中の油分捕集分離器具、機器に適していることを本発明者は見出し、油分捕集分離器具、装置として提供することを特徴とする。
【０００６】
この発泡又は中空発泡粒状プラスチックではポリプロピレン、ポリエチレンあるいはポリウレタンなどプラスチック種類は問わないが発泡された後の比重が1以下であること、又その粒子は限りなく球形に近いことが好ましく、かつ粒子直径が１０ｍｍ以下さらには空隙率を増加させたり流動性を上げるため３ｍｍ以下が望ましい。この発泡粒状プラスチックは一般民需用のクッション材として市販されている。
【０００７】
【発明の実施に形態】
最も身近な活用方法として親油性繊維布帛でこの発泡粒状プラスチックを包み、家庭台所や厨房の排水口又は回路に設置し、油分の排水回路への流失を防止する方法がある。袋状など用途に応じた形に形成された布帛の中に包み込まれた発泡粒状プラスチックを応用した用具は家庭用から河川、海面油分拡散防止及び捕集分離に利用する。
【０００８】
図１では筒状の親油性布帛３に発泡粒状プラスチック１が包み込まれた例で、筒の下面に重り２を具備し水面のみならず水面下の油分の拡散防止と捕集分離をオイルフェンス状で行うことを目的とする。
【０００９】
これらの用具で油分を捕集した発泡粒状プラスチック１は布帛３と一緒に焼却処分することで後処理的にも簡単な上、発泡粒状プラスチックは撥水性であるため水分の含有量が少なく、焼却過程での燃焼温度への影響が少ないためダイオキシン発生などの副次的公害問題回避に有効である。
【００１０】
一方図２は水中の油分分離を工業的に応用することにおいて円筒又は角状の塔４の中にこの発泡粒状プラスチック１を充填させ、塔４下部のバルブ５を開いて油分を含有した原水を通水させ発泡粒状プラスチックが流失しないようメッシュプレート７が付設されたバルブ６から処理水を得て発泡粒状プラスチック１に油分を捕集させる油分分離装置である。発泡粒状プラスチック１はその比重が水より軽いという特性から塔４上部に浮上し密着する状態で維持される。また発泡粒状プラスチック１の空隙率の大きいという特性から極端に低い圧力損失となり、処理エネルギを節減できる特徴をもつ。
【００１１】
しかしながら図２のように下部から流入させる上昇流分離方式では油分あるいは水中の懸濁物質が塔下部発泡粒状プラスチック１の層に捕集または蓄積されていくと圧力損失が増大するとともに発泡粒状プラスチック１が塔上部になればなるほど水圧によって押しつぶされ変形された状態になり流路を狭くすることで圧力損失が増加していく欠点を持つ。
【００１２】
そこで図３に示すように塔上部から油分や懸濁成分を含んだ原水を供給する下降流にすることで圧力損失問題を解決することを見出した。この方式を採用することで塔上部で捕集された油分を回分又は連続的に塔外に排出し圧力損失を抑制し長期連続運転を可能とした。更には塔上部で油分捕集又は懸濁物質が蓄積し性能が劣化した劣化発泡粒状プラスチック１を塔外に排除し、新しい発泡粒状プラスチック１を下部から供給し恒常的に性能を維持できる運転も可能とした。
【００１３】
図３は油分を含んだ水処理のフローで塔本体４には上部に発泡粒状プラスチック１の逆流を防止するメッシュプレート１０が付設された原水注入ノズル８とバルブ９、塔４上部に蓄積される高濃度油分を回分または連続的に排出する逆流防止メッシュプレート２１が付設されたノズル２２及びバルブ２３、及び劣化発泡粒状プラスチック１を水と一緒に排出するノズル１１とバルブ１２が具備されている。
【００１４】
塔４本体下部には発泡粒状プラスチック１の流失防止用メッシュプレート１７が付設され処理された清澄水の排出ノズル１３とバルブ１４、新しい発泡粒状プラスチック１の供給用ノズル１５とバルブ１６が具備されている。バルブ１３から出る清澄水は塔本体４を水で充満させるよう塔本体４より上部に配管１８を配置し、塔内の均一な流れを得る。
【００１５】
劣化した発泡粒状プラスチック１は受槽１９で受け、焼却等処分される。新しい発泡粒状プラスチック１は清澄水と一緒に準備槽２０に予め準備される。準備槽２０では常に発泡粒状プラスチックが清澄水と一緒に原水圧力より高い圧力で満槽状態に維持されている。
【００１６】
発泡粒状プッラスチック１は塔本体４の８０−９５％程度に充填し、運転状態では発泡プラスチックは塔本体４上部に密着する状態で浮遊している。この場合塔本体４の下部に一定の空隙が発生する。
【００１７】
このような装置でバルブ９、１４を開放、バルブ１２、１６、２３を閉止状態でノズル８からポンプまたはヘッドで原水を供給し油分と懸濁物質を発泡粒状プラスチック１で捕集分離してノズル１３から処理水を得る。
【００１８】
一方発泡粒状プラスチックで捕集された油分はオイル塊が大きくなると同時に塔４上部に浮上するためノズル２２のバルブ２３を回分又は連続的に開放し主に油分を回収する。連続式の場合はノズル８から供給される原水の水量に比べ１０分の１から１００分の１の量で調整され高濃縮油分を回収する。
【００１９】
原水を処理すると経時的に発泡粒状プラスチック１の上部部分に油分や懸濁物質が付着などで蓄積し圧力損失が増加していく。そのため塔が許容される圧力時点でノズル８から供給される原水圧力以上の圧力を持つ準備槽２０からバルブ１６を経由して新しい発泡粒状プラスチックを塔本体４下部に浮力を利用して清澄水と一緒に供給すると同時にノズル１１のバルブ１２を開放して同じく浮力を利用して劣化発泡粒状プラスチックが水と一緒に排出される。所定の量を排出、供給した時点でバルブ１２、１６は閉止され平常運転に戻る。これを繰り返すことで恒常的に油分捕集性能を維持する運転が可能である。劣化発泡粒状プラスチックの１回の排出量は油分あるいは油分と一緒にある懸濁物質成分量や種類によって異なるので圧力損失などを判断基準として実践的に設定される。
【００２０】
【実施例】
実際の油分捕集分離においては平均粒子径１．５mmの独立気泡型発泡ポリエチレンと油分として自転車潤滑用オイルを利用した。見掛けの密度と層分離をしない最大の油分捕集量は下記の通りであった。
【００２１】
発泡粒状プラスチック見掛け比重：１７ｋg／立方ｍ
重量ベース捕集量：１．５ｋg−オイル／ｋg−発泡粒状プラスチック
容量ベース捕集量：２５ｋgオイル／立方ｍ−発泡粒状プラスチック
実際の運転では自転車潤滑オイルを清澄水に１％添加し常時攪拌した状態の水を原水とした。線速度０．２ｍ／分、発泡粒状プラスチック部分滞留時間０．９分の円筒型分離塔で運転した。図４では縦軸に圧力損失ｍｍＡｑ、横軸に分離塔容量に対する処理液倍数を表示した。ラインＡは下部より原水を供給する上昇流分離方式の圧力変化であるが、塔容量の１０倍量処理で圧力損失が倍となり実用に供しない。ラインＢは同じ条件で原水を上部から供給する下降流分離方式の処理であるが、初期圧力損失は上昇流方式の約半分である上、圧力損失の経時変化は微小であり実用に供する。尚下降流分離方式では塔上部より常時供給量の１／１０の量を系外に排出した。処理水は油分のない清澄水であった。
【００２２】
【発明の効果】
本発明のより以下の効果を奏する。
（１）発泡粒状プラスチックを利用して水中，海中から油分や懸濁成分の捕集し、水質汚濁問題を解決する手段を提供する。
（２）親油性布帛保持発泡粒状プラスチック用具は筒状、袋状，ロープ状にして効率的かつ安価に家庭、工業排水や河川や海中の油分を捕集する。
（３）発泡粒状プラスチックを用いた下降流分離塔では連続性、確実性に加え、処理エネルギが少ない水中や海水中からの油分捕集分離処理技術が工業的に得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発泡粒状プラスチックを布帛を用いオイルフェンスにした断面図である。
【図２】発泡粒状プラスチックを分離塔方式で上昇流ではら水を処理する模式図である。
【図３】下降流処理方式のフロー図である。
【図４】油分分離塔における圧力損失の変化図である。
【符号の説明】
１  発泡粒状プラスチック層
２  重り
３  筒状親油性布帛
４  処理塔本体
５  上昇流分離方式原水供給バルブ
６  排出バルブ
７  発泡粒状プラスチック流失防止メッシュプレート
８  下降流分離方式汚原水供給ノズル
９  同バルブ
１０  同発泡粒状プラスチック逆流防止メッシュプレート
１１  劣化発泡粒状プラスチック排出ノズル
１２  同バルブ
１３  処理水排出ノズル
１４  同バルブ
１５  新発泡粒状プラスチック流入ノズル
１６  同バルブ
１７  発泡粒状プラスチック流失防止メッシュ
１８  塔内水分充満用配管
１９  劣化発泡粒状プラスチック受槽
２０  新発泡粒状プラスチック準備槽
２１  油分回収ノズル用逆流防止メッシュプレート
２２  同ノズル
２３  同バルブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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