(57)【要約】  【課題】  この発明は、装置をコンパクトにしつつ、設計の自由度も確保して、低コストかつ低エネルギにて気体の溶解効率を高めることができる気体溶解装置の提供を目的とする。  【解決手段】  気体溶解装置Ｘは、液体を供給するポンプ２を備えた液体経路１に、密閉した円筒状のタンク本体Ｔを配置し、そのタンク本体Ｔ内を分離管３により分離して、上下方向に配設される気体溶解部４と液体調整部５とを形成すると共に、そのタンク本体Ｔの上部に気体溶解部４の上部と液体調整部５の上部とを接続した空間部６を設け、液体調整部５の下部に処理装置に接続される液体流出口７を設け、気体溶解部４の下部に対して液体を導入する液体導入経路８には、空間部６と連通し、液体に空間部の加圧気体を混入させる気体混入手段としてのエゼクタ９を設けたものである。  【選択図】  図１
2005034760.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理装置で処理される液体に気体を溶解させる気体溶解装置であって、
液体を供給するポンプを備えた液体経路に、密閉したタンク本体を配置し、
該タンク本体内を分離して、上下方向に配設される気体溶解部と液体調整部とを形成し、
該タンク本体上部に気体溶解部の上部と液体調整部の上部とを接続した空間部を設け、
上記液体調整部の下部に処理装置に接続される液体流出口を有し、
上記気体溶解部の下部に対して液体を導入する液体導入経路に、上記空間部と連通し、該液体に空間部の気体を混入させる気体混入手段を設けた
気体溶解装置。
【請求項２】
上記空間部に対して、加圧気体を供給する気体加圧手段を設けた
請求項１記載の気体溶解装置。
【請求項３】
上記気体混入手段を、上記タンク本体の空間部内に配置した
請求項１、又は２記載の気体溶解装置。
【請求項４】
上記気体溶解部をタンク本体の中央部に配設し、上記液体調整部を該気体溶解部の周縁部に配設した
請求項１、又は２記載の気体溶解装置。
【請求項５】
上記液体調整部に液位レベルを検知する液面センサを設け、
上記液面センサからの信号により、液位レベルが所定範囲の時に上記気体加圧手段を作動させて、加圧気体を混入する制御手段を設けた
請求項２、又は３記載の気体溶解装置。
【請求項６】
上記気体溶解部の上部から液体調整部に流出する液体の流出部を、上記液面センサから離間した位置に設定した
請求項５記載の気体溶解装置。
【請求項７】
上記処理装置で処理される液体が混濁物を含む廃水であって、
上記処理装置は廃水に渦流を生じさせて廃水中の気泡により混濁物を分離する渦流式分離装置に設定された
請求項１、又は２記載の気体溶解装置。
【請求項８】
上記処理装置で処理される液体が第１混合物と当該第１混合物より気泡が付着しやすい第２混合物とが分散混入した混合液であって、
上記処理装置は混合液に気体を溶解した液体を導入することで、気泡により第２混合物を浮上させ第１混合物と分離する加圧浮上装置に設定された
請求項１、又は２記載の気体溶解装置。
【請求項９】
上記第２混合物が第１混合物より繊維質な物質である
請求項８記載の気体溶解装置。
【請求項１０】
上記第２混合物が第１混合物より比重の軽い物質である
請求項８記載の気体溶解装置。
【請求項１１】
上記気体溶解装置の液体導入部を、加圧浮上装置の処理液槽内で気体の溶解した液体を噴出する噴出部よりも下方の処理液槽内に接続した
請求項８、９又は１０記載の気体溶解装置。
【請求項１２】
上記気体が空気またはオゾンに設定された
請求項１〜１１の何れか１に記載の気体溶解装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、処理装置で処理される廃水又は混合液などの液体に空気やオゾン等の気体を溶解させるような気体溶解装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上述の処理装置の一例として原液(廃水)中に、混濁物(切粉やフロック参照)が多く含まれているものから、該混濁物を効果的に分離する装置としては、次のような構造のものがある。
【０００３】
すなわち、混濁物を含む廃水を円筒体に供給し、かつ該廃水に渦流を生じさせて廃水中に予め溶解させた気体(気泡)により、渦流の発生に伴う遠心力に応じて比重が大きい混濁物を外方側へ移動させ、比重が小さい気泡を内方側へ移動させて、混濁物を分離する渦流式分離装置である(例えば特許文献１参照)。
【０００４】
一方、浴槽水に微細気泡を充満させる装置としては、次のような構造のものがある。  
つまり、浴槽の取出し口と戻し口との間を循環ポンプが介設された循環する通路で接続し、上述の循環ポンプの上流側にベンチュリを設け、このベンチュリで外部の空気を吸引導入して循環通路内の浴槽水に空気を混入させるものである(例えば特許文献２参照)。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１４０７０８号公報
【特許文献２】特開２０００−１８４９７８号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の特許文献１に記載の従来装置において、混濁物の分離性能、捕集性能を向上させるためには、気体(気泡)の溶解効率を高めることが要求される。そこで、この従来装置に対して特許文献２に記載の空気混入手段を組合わせることが考えられるが、単に外部の空気を大気圧で吸引導入しているだけなので、気体の溶解効率を充分に高めるに至らないという問題があった。
【０００７】
また、気体の溶解効率を充分に高めるため、別途エアコンプレッサー等の加圧手段で導入する気体に圧力を加える方法も考えれるが、装置自体が大掛かりになり、高コストになるという問題があった。
【０００８】
さらに、エアコンプレッサー等で気体を加圧して気体を溶解する場合、装置全体で耐圧性を考慮する必要があるが、この場合には、塩化ビニル樹脂等の耐圧性の低い材料は使用しにくくなり、設計の自由度が狭まるという問題があった。
【０００９】
そこで、この発明は、装置をコンパクトにしつつ、設計の自由度も確保して、低コストかつ低エネルギにて気体の溶解効率を高めることができる気体溶解装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明による気体溶解装置は、処理装置で処理される液体に気体を溶解させる気体溶解装置であって、液体を供給するポンプを備えた液体経路に、密閉したタンク本体を配置し、該タンク本体内を分離して、上下方向に配設される気体溶解部と液体調整部とを形成し、該タンク本体上部に気体溶解部の上部と液体調整部の上部とを接続した空間部を設け、上記液体調整部の下部に処理装置に接続される液体流出口を有し、上記気体溶解部の下部に対して液体を導入する液体導入経路に、上記空間部と連通し、該液体に空間部の気体を混入させる気体混入手段を設けたものである。
【００１１】
上記構成の処理される液体は、切粉またはフロック等の混濁物を含む廃水に設定してもよく、また、複数の混合物が分散混入した混合液にしてもよい。さらに液体に溶解させる気体は空気またはＯ３(オゾン)に設定してもよい。
【００１２】
上記構成によれば、ポンプで供給される液体は、気体混入手段、気体溶解部、空間部、液体調整部、およびその液体流出口を介して処理装置に供給されるが、上記気体混入手段が空間部と連通し、空間部の気体を液体に混入させるため、液体には空間部の加圧気体が混入され、気体溶解部で気体が溶解処理されるので、処理装置に対しては加圧気体が溶解された液体が供給されることになる。
【００１３】
このように、単に気体混入手段を空間部と連通するだけで、空間部の加圧気体を液体に混入することができるため、低コストかつ低エネルギにて気体の溶解効率を高めることができる。
【００１４】
また、こうした気体溶解処理を行う気体溶解部、空間部、及び液体調整部は、それぞれタンク本体に内蔵される。
【００１５】
このように、気体溶解部、空間部、及び液体調整部をそれぞれタンク本体に内蔵することで、装置自体をコンパクトにすることができ、また、耐圧性もタンク本体のみ考慮すれば足りるので、装置全体で耐圧性を考慮する必要なく、設計の自由度を広げられる。
【００１６】
この発明の一実施態様においては、上記空間部に対して、加圧気体を供給する気体加圧手段を設けたものである。
【００１７】
上記構成の気体加圧手段は、エアコンプレッサに設定してもよい。  
上記構成によれば、気体加圧手段にてさらに加圧した気体を供給するので、気体溶解度をより一層高めることができる。
【００１８】
この発明の一実施態様においては、上記気体混入手段を、上記タンク本体の空間部内に配置したものである。  
上記構成によれば、気体混入手段もタンク本体内部に配置され、別途気体混入手段と空間部を連通する連通手段等を設けなくてもよいため、装置をよりコンパクトにすることができる。
【００１９】
この発明の一実施態様においては、上記気体溶解部をタンク本体の中央部に配設し、上記液体調整部を該気体溶解部の周縁部に配設したものである。  
上記構成によれば、気体溶解部の下部に液体を導入する液体導入場所が一箇所であっても、空気を混入した液体はタンク本体の中央部で均一に上昇することになるため、気体溶解部で均一に気体を溶解させることができる。
【００２０】
この発明の一実施態様においては、上記液体調整部に液位レベルを検知する液面センサを設け、上記液面センサからの信号により、液位レベルが所定範囲の時に上記気体加圧手段を作動させて、加圧気体を混入する制御手段を設けたものである。
【００２１】
上記構成によれば、制御手段は液面センサからの信号に基づいて液位レベルが所定範囲の時に気体加圧手段を作動させるものである。つまり、必要時にのみ気体加圧手段を作動させるので、省エネルギ化を達成することができる。
【００２２】
この発明の一実施態様においては、上記気体溶解部の上部から液体調整部に流出する液体の流出部を、上記液面センサから離間した位置に設定したものである。
【００２３】
上記構成によれば、気体溶解部の上部から液体調整部に液体が流出する際、液面センサから離間した位置で液体が流出する。このため液面センサが流出する液体で液位レベルを誤検知するのを防止することができる。
【００２４】
この発明の一実施態様においては、上記処理装置で処理される液体が混濁物を含む廃水であって、上記処理装置は廃水に渦流を生じさせて廃水中の気泡により混濁物を分離する渦流式分離装置に設定されたものである。
【００２５】
上記構成の混濁物は、機械加工時に発生する切粉であってもよく、また、フロック(floc、多数の微細粒子が科学的、物理的または生物的作用によってゆるく結合し、粗大な集合体を形成したもの)であってもよい。  
上記構成によれば、渦流式分離装置により混濁物を分離するので、分離能力の向上を図ることができる。
【００２６】
この発明の一実施態様においては、上記処理装置で処理される液体が第１混合物と当該第１混合物より気泡が付着しやすい第２混合物とが分散混入した混合液であって、上記処理装置は混合液に気体を溶解した液体を導入することで、気泡により第２混合物を浮上させ第１混合物と分離する加圧浮上装置に設定されたものである。
【００２７】
上記構成の混合物は、第２混合物が第１混合物より繊維質な物質、または、第２混合物が第１混合物より比重の軽い物質であってもよい。
【００２８】
上記構成によれば、加圧浮上装置で混合液から第１混合物と第２混合物を気泡を利用して分離するで、混合液の分離性能の向上を図ることができる。
【００２９】
この発明の一実施態様においては、上記処理装置が加圧浮上装置に設定されたものであって、上記気体溶解装置の液体導入部を、加圧浮上装置の処理液槽内で気体の溶解した液体を噴出する噴出部よりも下方の処理液槽内に接続したものである。
【００３０】
上記構成によれば、噴出部から噴出される気泡および混合物等を吸込みにくくして、液体のみを気体溶解装置に導入することができるため、詰まりを起こすことなくより効率的に気体を溶解させることができる。
【００３１】
この発明の一実施態様においては、上記気体は空気またはオゾンに設定されたものである。  
上記構成によれば、気体を空気に設定した場合には、装置のランニングコストの低減を図ることができ、また気体をオゾンに設定した場合には、ＣＯＤ(Chemical Oxygen Demandの略で汚濁度または汚染度)の低下を図ることができる。
【発明の効果】
【００３２】
この発明によれば、単に気体混入手段を空間部と連通するだけで、空間部の加圧気体を液体に混入することができるため、低コストかつ低エネルギにて気体の溶解効率を高めることができる。
【００３３】
また、気体溶解処理を行う気体溶解部、空間部、及び液体調整部をそれぞれタンク本体に内蔵することで、装置自体をコンパクトにすることができ、また、耐圧性もタンク本体のみ考慮すれば足りるので、装置全体で耐圧性を考慮する必要なく設計の自由度を広げられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
[実施例１]
この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳述する。  
図面は気体溶解装置を示し、図１において、この気体溶解装置Ｘは、処理装置Ｙで処理される液体に気体を溶解させるものである。  
この実施例では上述の液体として混濁物を含む廃水Ｚを用い、気体としては空気(大気)を用いている。
【００３５】
上述の気体溶解装置Ｘは、液体を供給するポンプ２を備えた液体経路１に、密閉した円筒状のタンク本体Ｔを配置し、そのタンク本体Ｔ内を分離管３により分離して、上下方向に配設される気体溶解部４と液体調整部５とを形成すると共に、そのタンク本体Ｔの上部に気体溶解部４の上部と液体調整部５の上部とを接続した空間部６を設け、液体調整部５の下部に処理装置に接続される液体流出口７を設け、気体溶解部４の下部に対して液体を導入する液体導入経路８には、空間部６と連通し、液体に空間部の加圧気体を混入させる気体混入手段としてのエゼクタ９を設けたものである。  
また、タンク本体の上部には、空間部に加圧空気を供給する気体加圧手段たるエアコンプレッサ１０を接続した気体加圧部１１を設けている。
【００３６】
図１に示すように液体を所定圧力で圧送する上述のポンプ２のサクション（吸込み）側には上流の液体経路１を介してタンク槽１２を連通接続し、このタンク槽１２内には液体としての廃水Ｚを貯溜している。なお、このタンク槽１２は凝集反応槽に設定してもよい。
【００３７】
上述の気体溶解装置Ｘの詳細構造は図２に示す通りである。  
すなわち、上述のタンク本体Ｔを、所定容量を有する筒状の胴体部１３と、その胴体部１３上面を封止する円板状の上板部１４と、胴体部１３下面を封止する円板状の底板部１５と、胴体部１３の上下端に各々嵌合し上板部と底板部に各々締結されるドーナツ状のフランジ部１６，１７とで構成し、これら部材を高圧に耐え得る所定厚の鋼材で形成することで、タンク本体Ｔ内部が高圧になる場合でもタンク本体Ｔの密閉状態を維持するよう構成している。
【００３８】
タンク本体Ｔの内部は、分離管３を設けることで３つの空間（部分）に分離され、それぞれの空間が気体溶解部４、液体調整部５、空間部６を構成している。
【００３９】
この空間を分離する分離管３は、胴体部１３よりも小径短長の円筒部材で構成され、下端を底板部１５に固定し上端を開放してタンク本体Ｔ内に設置している。すなわち、胴体部１３と分離管３という二重管構造にすることで気体溶解装置Ｘを構成している。
【００４０】
そして、この実施例では分離管３の上端開口３ａを斜めに切断することで、気体溶解部４から液体が液体調整部５に流出する液体流出部１８を所定の位置（図面では右端）に設定している。
【００４１】
この液体流出部１８の位置は、液体流出部１８から流出する液体によって後述の液面センサ２６（図面では左端）が誤検知するのを防止するため、液面センサ２６の位置に対して気体溶解部４を挟んだ対向位置に設定している。
【００４２】
なお、この液体流出部は、上端開口を一部切欠くことで設定しても、分離管上端近傍に液体の流出する流出孔を穿設することで設定してもよい。
【００４３】
また、この分離管３は鋼管で形成されるが、タンク本体Ｔ内で設置されているため、管の内外で差圧は生じず、高圧力を考慮した肉厚にする必要はない。よって分離管３の肉厚は自由に設定できる。この実施例では胴体部１３よりも薄肉の鋼管を用いて分離管を形成しているが、耐食性やコストを重視して塩化ビニル樹脂等を用いてもよい。
【００４４】
分離管３で分離されるタンク本体Ｔ内の空間のうち、まず、気体溶解部４は分離管３の管内部に設定され、液体導入経路８から導入される液体を一時貯蔵するように構成している。また、液体調整部５は分離管３の管外部に設定され、気体溶解部４から流出した気体溶解液を一時貯蔵するように構成している。さらに、空間部６は分離管３の上方に設定され、気体溶解部４で溶け残った加圧空気を一時貯蔵するように構成している。
【００４５】
上述の液体導入経路８は、ポンプ２下流の液体通路１に管継手１９を介して接続され、上板部１４に設けた上側パイプ２０と、液体溶解部４の下部に液体を導入する下側パイプ２１とで構成している。
【００４６】
そして、液体導入経路の上側パイプ２０と下側パイプ２１との間には、気体混入手段たるエゼクタ９を介装している。このエゼクタ９の介装位置は上述の空間部６内に設定され、エゼクタ９に空間部６内の加圧空気を導入し、加圧空気を液体内に混入するように構成している。
【００４７】
また、液体調整部５の下部に設けた液体流出口７は、底板部１５に設けたパイプ２２及び管継手２３を介して接続され、処理装置Ｙに対して気体溶解液を導入するように構成している。
【００４８】
さらに、タンク本体Ｔの上板部１４には、パイプ２４及び管継手２５を介してエアコンプレッサ１０に接続される気体加圧部１１を設け、空間部６の空気をさらに加圧するように構成している。
【００４９】
また、その上板部１４には、液体調整部５の液位レベルを検知する液面センサ２６を設けている。この液面センサ２６は３本の電極を有する電極式水位計を用いており、この液位レベルがレベルＡになった時、エアコンプレッサをＯＦＦ（停止）し、レベルＢになった時、エアコンプレッサをＯＮ（駆動）にすべく構成している。
【００５０】
この液面センサの３本の電極は、最も下端まで伸びるコモン電極２６ｃとレベルＡを検知する第１センシング電極２６ａとレベルＢを検知する第２センシング電極２６ｂとからなるが、少なくとも第２センシング電極２６ｂは、分離管の液体流出部１８よりも低い位置まで伸びるように設定し、液体調整部５の液位レベルが液体流出部１８より高い位置にならないように構成している。
【００５１】
なお、気体溶解部下部の底板部１５には、さらに整備時等に気体溶解部４内の液体を外部に排出するドレンパイプ２７を設けている。通常時にドレンパイプ２７から液体を排出することはないため、通常は閉鎖されている。
【００５２】
さらに、上述のエゼクタ９について詳述すると、このエゼクタ９はノズルを有し、駆動流入口９ｃからの駆動流により、２次流形成ポート９ｂに減圧状態を発生し、この２次流形成ポート９ｂから、空間部６内の加圧空気をエゼクタ９内に吸引し、液体導入経路の上側パイプ２０からの液体と混合して、この混合液を混合液出口９ａから吐出するものである。
【００５３】
次に、液体及び気体の流れを説明する。  
上述のポンプ２はタンク槽１２内の液体つまり廃水Ｚを液体経路１に吐出供給し、液体導入経路８を介してタンク本体Ｔ内に導入する。液体混入手段であるエゼクタ９では液体と空気(加圧空気)とが混合され、この気体混合流体が気体溶解部４の下部に供給されると、液体に混入された空気は気体溶解部４の下部において気泡となってバブリングし、この気泡つまり空気は気体溶解部４を上昇する過程において液体に溶解する。そして、空気が溶解された液体（気体溶解液）は、空間部６、液体調整部５を介してその液体流出口７から処理装置Ｙへ供給される。
【００５４】
気体溶解部４で、溶け残った空気はタンク本体Ｔ上部の空間部６及び液体調整部５上部に溜まり、所謂空気だまりが形成される。  
そこで、この空間部６及び液体調整部５上部に残った加圧空気は、２次流形成ポート９ｂからエゼクタ９にリターンされる。
【００５５】
また、加圧空気の供給が少なければ、気体溶解装置Ｘ内で溶けこんだ空気は順次持ち出されて、液体調整部５の液位が上昇するので、この液位がレベルＢになった時、エアコンプレッサ１０を駆動し、逆に液位が下がると、空気のみが処理装置に流出することを防止するために、液位がレベルＡになった時、エアコンプレッサ１０を停止する。
【００５６】
なお、気体溶解装置Ｘの内部は約３〜４kg/cm２に加圧される。  
上述の液体流出口７は減圧弁３６を介して処理装置Ｙ側の供給通路４０に接続されている。
【００５７】
この処理装置Ｙは図３、図４、図５に示すように液体としての混濁物を含む廃水Ｚに渦流を生じさせて廃水Ｚ中の気泡により混濁物を分離する渦流式分離装置に設定されている。
【００５８】
この処理装置Ｙとしての渦流式分離装置は次のように構成されている。  
すなわち、図３〜図５に示すように、この渦流式分離装置は上下の２つの円筒体４１，４２から成る外筒４３と、内外２つの中間筒４４，４５と、インナパイプ４６との４重管構造を有している。
【００５９】
上述の外筒４３の下部には供給通路４０から供給される液体が外筒４３内において旋回流動(図５の矢印ｂ参照)するように該供給通路４０を接続すると共に、この液体供給部位の外筒４３と中間筒４４との間には案内板４７を取付けている。
【００６０】
上述の旋回流による遠心力の発生で、廃水Ｚ中の比重が大きい混濁物を外筒４３内の外側に移動させ、この混濁物(詳しくは比重が大きい混濁物を含む１次排出液)を矢印ｊで示すように外部へ排出するために、外筒４３上部の蓋部４８にはバルブ４９を有する排出通路５０を取付けている。
【００６１】
一方、外側の中間筒４４は外筒４３上下の蓋部４８，５１間にわたって上下方向に配置され、かつ上側の蓋部４８より上方に突出した突出部５２には、バルブ５３を有する排出通路５４を取付けている。
【００６２】
また上述の中間筒４４の上下方向の中間部には複数の孔部５５をもった上方側が小径となる先細り状のテーパ部５６を形成している。上述の孔部５５は比重が小さい混濁物の捕集時に後述する気泡によって覆われるものである。
【００６３】
内側の中間筒４５は円筒体４２の上下方向の中間部から上方に延びるもので、この中間筒４５の上端には、バルブ５７，５８を有するリターンライン５９を取付け、このリターンライン５９の先端部６０は図３、図５に示すように各中間筒４４，４５間に沿って円弧状に延びるように配設している。
【００６４】
さらに上述の内側の中間筒４５において外側の中間筒４４のテーパ部５６と対応する部位には、複数の小孔６１をもった先細り状のテーパ部６２を形成している。この小孔６１も比重が小さい混濁物の捕集時に後述する気泡によって覆われるものである。
【００６５】
一方、インナパイプ４６の上端部には上述のテーパ部６２と対応して、先細り状のテーパ部６３を形成すると共に、その頂部には開口部６４を設けている。  
またインナパイプ４６の下端部４６ａは下側の蓋部５１から下方に延出し、この延出部には調整バルブ６５をもった清澄液導出通路６６を連通接続している。
【００６６】
そして、この渦流式分離装置(処理装置Ｙ)は、矢印ａで示すように供給通路４０から外筒４３内に混濁物を含む廃水Ｚ(液体)を供給すると、気体溶解装置Ｘで予め気体が溶解された液体は、減圧弁３６の通過後において気泡ｄ(図４、図５参照)を発生するので、外筒４３内において矢印ｂで示すように旋回流動する液体と、リターンライン５９およびその先端部６０を介して濾過手段６７(いわゆるフィルタ)の中間筒４４，４５間に供給されたリターン流体とによって、図４、図５に矢印ｃで示す清澄液が駆動されて旋回流動することにより、この清澄液が濾過手段６７を通過する際の抵抗により若干の圧力上昇を生じた後、中心部の静圧が外周部に比較して低くなった静圧分布が生成される。  
このため、液体よりも比重が小さい混濁物を含む清澄液と、廃液Ｚ中に混入された気泡ｄとが静圧差による浮力を受けて中心部側に移動する。
【００６７】
そして図４に示すようにインナパイプ４６の中央部には、開口部６４を覆うように気泡ｄの集合体が形成されると共に、気泡ｄと清澄液との気液混相渦流ｅが生成されるので、比重の小さい混濁物が気泡ｄによって捕集された後、気液混相渦流ｅ(いわゆるトルネード)の浮力を受けて図４に矢印ｆで示すように上昇することにより、上述の清澄液が２次排出液と２次清澄液とに分離される。
【００６８】
上述の２次排出液は中間筒４５の上端部に接続されたリターンライン５９を介して中間筒４４，４５間に供給されると共に、定期的に回収される。  
また比重が小さい混濁物が除去されることにより生成された２次清澄液は、インナパイプ４６の開口部６４を通って図４に矢印ｇで示すように下方に流下し、清澄液導出通路６６を介して矢印ｈで示す如く外部に導出される。
【００６９】
さらに、中間筒４４，４５間の比重が小さい混濁物を含む２次排出液は外側の中間筒４４の突出部５２に接続された排出通路５４を介して矢印ｋで示すように外部に排出される。
【００７０】
つまり、この処理装置Ｙは図３に矢印ａで示す廃液Ｚの流入により、比重が大きい混濁物を含む１次排出液を同図に矢印ｊで示すように排出通路５０から排出し、比重が小さい混濁物を含む２次排出液を矢印ｋで示すように排出通路５４から排出し、混濁物が除去分離された２次清澄液を矢印ｈで示すように外部に導出するものであって、その詳細構造は特開２０００−１４０７０８公報に記載された構造とほぼ同等である。
【００７１】
また図３〜図５においては孔部５５，６１およびテーパ部５６，６２から成る濾過手段６７(いわゆるフィルタ)を備えた渦流式分離装置を例示したが、これはフィルタを有さない構造のものであってもよい。
【００７２】
なお、図示した孔部５５,６１は、液体の流れる方向（渦流方向）に対して垂直に孔を開けたものであるが、流体をよりスムーズに中間筒４４，４５内部に導くために、液体の流れる方向（渦流方向）に対して任意な鋭角（望ましくは１５〜３０°）で孔を開けてもよい。このように孔を開けた場合には、流体の整流効果を得ることができるため、トルネードの渦が安定して形成することができ、処理装置の分離性能の向上を図ることができる。
【００７３】
さらに、テーパ部５６，６２については、濾過機能を得るために必須ではないため、設けなくてもよい。
【００７４】
図６は図１、図２で示した気体溶解装置Ｘの制御回路ブロック図であって、ＣＰＵ７０は液面センサ２６からの信号に基づいて、ＲＯＭ７１に格納されたプログラムに従って、ポンプ２およびエアコンプレッサ１０を駆動制御し、またＲＡＭ７２は必要なデータを記憶する。
【００７５】
ここで、上述のＣＰＵ７０は液面センサ２６からの信号により液体調整部６の液位レベルが所定範囲の時にエアコンプレッサ１０を作動させて、加圧空気を混入するための制御手段である。
【００７６】
このように構成した気体溶解装置の作用を、図７に示すフローチャートを参照して、以下に詳述する。  
ステップＳ１で、ＣＰＵ７０はポンプ２を駆動する。ポンプ２が駆動されると、タンク槽１２内の液体(廃液Ｚ)はこのポンプ２により加圧されて、加圧流体となって、液体導入経路８を介して気体溶解部４の下部から該気体溶解部４に流入し、その後に気体溶解部を上昇して、液体流出部１８を介して液体調整部５に流出される。
【００７７】
次にステップＳ２で、ＣＰＵ７０は液面センサ２６からの信号を読込んで液位判定を実行し、液位が図２に示すレベルＢの時にはステップＳ３に、レベルＡの時にはステップＳ４にそれぞれ移行する。
【００７８】
ステップＳ３で、ＣＰＵ７０はエアコンプレッサ１０を駆動するので、このエアコンプレッサ１０からの加圧空気が気体加圧部１１を介して空間部６に供給される。このとき、上述のエゼクタ９において、さらに加圧された空気と液体とが混合された後、この混合流体が気体溶解部４を上昇する過程で空気は液体に溶解し、溶け残った空気が空間部６に溜まり、所謂空気だまりと成る。
【００７９】
この気体溶解装置Ｘ内で液体に溶けこんだ空気は順次持ち出され、液体調整通路６内の液位が上昇するので、この液位が上述のレベルＢになった時、エアコンプレッサ１０を駆動し、逆に液位が下がると、空気のみが流出されることを防止するために、液位がレベルＡになると、ステップＳ４でコンプレッサ１０を停止するものである。
【００８０】
そして、上述のエアコンプレッサ１０がＯＦＦの間は、空気だまりの加圧空気を有効利用するものである。  
つまり、エゼクタ９の２次流形成ポート９ｂに作用する減圧状態を利用して、空間部７の加圧空気を、エゼクタ９に吸引するものである。
【００８１】
上述のステップＳ３、Ｓ４での処理後にはステップＳ１にリターンして、以上の処理を繰返すようになっている。  
一方、液体調整部の下部の液体流出口７から流出された液体(混合物を含むと共に気体としての空気が溶解された廃液Ｚ)は次段の処理装置Ｙに導びかれて、混濁物が分離されるものである。
【００８２】
このようにこの実施例の気体溶解装置Ｘは、処理装置で処理される液体に気体を溶解させる気体溶解装置であって、液体(廃液Ｚ参照)を供給するポンプ２を備えた液体経路１に、密閉したタンク本体Ｔを配置し、そのタンク本体Ｔ内を分離して、上下方向に配設される気体溶解部４と液体調整部５とを形成すると共に、そのタンク本体Ｔの上部に気体溶解部４の上部と液体調整部５の上部とを接続した空間部６を設け、液体調整部５の下部に処理装置に接続される液体流出口７を設け、気体溶解部４の下部に対して液体を導入する液体導入経路８には、空間部６と連通し、液体に空間部６の加圧空気を混入させる気体混入手段（エゼクタ）９を設けたものである。
【００８３】
上記構成によれば、ポンプ２で供給される液体は、気体混入手段（エゼクタ）９、気体溶解部４、空間部６、液体調整部５、およびその液体流出口７を介して処理装置Ｙに供給されるが、気体混入手段（エゼクタ）９が空間部６と連通し、空間部６の気体を液体に混入させるため、液体には空間部６の加圧空気が混入され、気体溶解部４で加圧空気が溶解処理されるので、処理装置Ｙに対しては加圧空気が溶解された液体が供給されることになる。
【００８４】
このように、単に気体混入手段（エゼクタ）９を空間部６と連通させるだけで空間部６の加圧空気を液体に混入することができるため、低コストかつ低エネルギにて空気の溶解効率を高めることができる。
【００８５】
また、こうした気体溶解処理を行う気体溶解部４、空間部６、及び液体調整部５は、それぞれタンク本体Ｔに内蔵される。
【００８６】
このように、気体溶解部４、空間部６、及び液体調整部５をそれぞれタンク本体Ｔに内蔵することで、装置自体をコンパクトにすることができ、また、耐圧性もタンク本体Ｔのみ考慮すれば足りるので、装置全体で耐圧性を考慮する必要なく設計の自由度を広げられる。すなわち、分離管３の設計自由度を広げることができる。
【００８７】
また、この実施例では、空間部６に対して加圧空気を供給する気体加圧手段たるエアコンプレッサ１０を設けている。  
上記構成によれば、エアコンプレッサ１０にてさらに加圧した空気を供給するので、気体溶解度をより一層高めることができる。
【００８８】
また、この実施例では、気体混入手段たるエゼクタ９を上記タンク本体Ｔの空間部６内に配置している。  
上記構成によれば、エゼクタ９と空間部６を連通する連通手段等を設けなくてもよいため、装置をよりコンパクトにすることができる。
【００８９】
また、この実施例では、気体溶解部４をタンク本体Ｔの中央部に配設し、液体調整部５をその気体溶解部４の周縁部に配設している。  
上記構成によれば、気体溶解部４の下部に液体を導入する液体導入場所が一箇所であっても、空気を混入した液体は、タンク本体の中央部で均一に上昇することになるため、気体溶解部４で均一に気体を溶解させることができる。
【００９０】
また、この実施例では、液体調整部５に液位レベルを検知する液面センサ２６を設け、その液面センサ２６からの信号により、液位レベルが所定範囲の時にエアコンプレッサ１０を作動させて、加圧空気を混入する制御手段７０を設けている。
【００９１】
上記構成によれば、制御手段７０は液面センサ２６からの信号に基づいて液位レベルが所定範囲の時にエアコンプレッサ１０を作動させるものである。つまり、必要時にのみエアコンプレッサ１０を作動させるので、省エネルギ化を達成することができる。
【００９２】
また、この実施例では、気体溶解部４の上部から液体が液体調整部５に流出する液体流出部１８を液面センサ２６から離間した位置、具体的には液面センサ２６の位置に対して気体溶解部４を挟んだ対向位置に設定したものである。
【００９３】
上記構成によれば、気体溶解部の上部から液体調整部に液体が流出する際、液面センサから離間した位置、具体的には気体溶解部４を挟んだ対向位置で液体が流出する。このため液面センサ２６が、液体流出部から流出する液体で液位レベルを誤検知するのを防止することができる。
【００９４】
加えて、この実施例では、上記処理装置Ｙで処理される液体が混濁物を含む廃水Ｚであって、上記処理装置Ｙは廃水Ｚに渦流を生じさせて廃水Ｚ中の気泡ｄにより混濁物を分離する渦流式分離装置に設定されたものである。  
この構成によれば、渦流式分離装置により混濁物を分離するので、分離能力の向上を図ることができる。
【００９５】
さらに、この実施例では、気体が空気に設定されたものである。  
この構成によれば、気体を空気に設定したので、装置のランニングコストの低減を図ることができる。
【００９６】
また、この実施例では、気体混入手段にエゼクタ９を用いたので、ごく微細な気泡を生成することができ、気泡と加圧液との接触面積の増加により、溶解効率の向上を図ることができる。
【００９７】
また、液体調整部５の上部は空間部６と共に気体層となるが、液体調整部５の液位レベルを調整することで、気体溶解部４の固定長さの気体接触距離を維持しつつ、容易に気体層容量を変更することができる。  
また気体の溶解を気体溶解部４内にて行なうので、圧力容器となる加圧タンクが不要となり、気体溶解部４の容量は分離管３の長さを変更するのみでよい。
【００９８】
さらに、液体調整部５上部の気体層と空間部６は装置停止時の圧力上昇時の気体膨脹部としても利用でき、次の加圧液体流入時には加圧液体により圧縮されるので、無駄とならない。  
加えて、エゼクタ９とポンプ２との間に定流量弁(図示せず)を設けると、特別な制御装置を設けることなく、始動時、運転時の圧力安定化を図ることができる。
【００９９】
［実施例２］
図８は気体溶解装置の他の実施例を示し、図１で示した先の実施例においてはタンク槽１２の廃液Ｚを全てポンプ２を介して気体溶解装置Ｘに供給する全加圧方式と成したが、図８に示すこの実施例では部分加圧方式と成したものである。
【０１００】
すなわち、タンク槽１２には上下２つのポート１２ａ，１２ｂを形成し、上側のポート１２ａからは、加圧に対して強い混濁物含有廃液をポンプ２を介して気体溶解装置Ｘに供給し、下側のポート１２ｂと供給通路４０との間を、各要素２，１，Ｘ，３６をバイパスするバイパス通路７３で接続すると共に、このバイパス通路７３には調整弁７４を介設して、下側のポート１２ｂからは加圧に対して弱い混濁物含有廃液を、気体溶解装置Ｘを経由することなくバイパス通路７３から直接、供給通路４０に導くように構成したものである。  
一般にフロックは加圧すると崩壊されるので、フロックが多い廃液は上述のバイパス通路７３を介して供給することが望ましい。
【０１０１】
図８の実施例においても、その他の構成、作用、効果については先の実施例とほぼ同様であるから、図８において前図と同一の部分には同一符号を付して、その詳しい説明を省略する。
【０１０２】
［実施例３］
図９は気体溶解装置の他の実施例を示し、気体溶解部４の上流の液体に対して気体を混入させる気体混入手段としてのエゼクタ７７を設け、このエゼクタ７７をポンプ２上流の液体経路１に介設し、このエゼクタ７７で液体に対して大気を混入すべく構成したものである。
【０１０３】
このエゼクタ７７の断面構造は前述のエゼクタ９のそれと同様であって、ポンプ２を駆動してエゼクタ７７内を液体(廃液Ｚ参照)が流動する時、このエゼクタ７７の２次流形成ポート７７ｂには減圧状態が形成されるので、この減圧状態により大気を吸引するものである。
【０１０４】
このようにこの実施例においては、大気を混入する気体混入手段(エゼクタ７７参照)がポンプ２上流の液体経路１に設けられたものである。  
この構成によれば、ポンプ２上流の液体経路１に対して、加圧空気よりも先に大気を混入することができる。このため、別途電気エネルギ等の駆動力を必要とすることなく、気体(大気)をポンプ２上流の液体経路１に効率良く混入させることができる。
【０１０５】
なお、図９に示す実施例においても、その他の構成、作用、効果については先の実施例とほぼ同様であるから、図９において前図と同一の部分には同一符号を付して、その詳しい説明を省略する。
【０１０６】
［実施例４］
図１０は気体溶解装置のさらに他の実施例を示し、この実施例では図９の実施例の構成に加えて、エゼクタ７７の２次流形成ポート７７ｂにオゾン供給通路７８を介してオゾン発生装置７９を接続したものであり、気体としては大気(空気)に代えてオゾンを用いるように構成したものである。
【０１０７】
このように、液体に対して混入する気体をオゾンに設定すると、Ｏ３の効果により廃液Ｚ中のＣＯＤ(Chemical Oxygen Demandの略で汚濁度または汚染度)の低下を図ることができる。
【０１０８】
なお、図１０に示す実施例においても、その他の構成、作用、効果については先の実施例とほぼ同様であるから、図１０において前図と同一の部分には同一符号を付して、その詳しい説明を省略する。
【０１０９】
［実施例５］
図１１は、上述の気体溶解装置Ｘで生成した気体溶解液を第1混合物と第２混合物を分離する加圧浮上装置（処理装置）Ｖに適用した実施例を示す。この実施例の気体溶解装置Ｘについては図１の実施例と同様であるため、図１と同一の部分には、同一番号を付して、その説明を省略する。
【０１１０】
加圧浮上装置（処理装置）Ｖは、破砕機（図示せず）によって破砕された被分離材料を気泡の浮力を利用して、少なくとも第1混合物ｗ１と第２混合物ｗ２に分離するものであり、被分離材料の混入した混合液Ｗから、気泡が付着しやすい第２混合物ｗ２を浮上させ、気泡が付着しにくい第１混合物ｗ１を沈降させることで、両者の分離を行うものである。
【０１１１】
この加圧浮上装置（処理装置）Ｖは、次のように構成している。
【０１１２】
すなわち、破砕機で破砕した被分離材料の混入した混合液Ｗを内部に貯蔵する処理液槽８０を設け、その処理液槽８０内部には、水平方向に延びるように散気管８１を配設し、その散気管の下方には散気管同様に水平方向に延びるように液体導入管８２を配設している。
【０１１３】
このうち散気管８１は気体溶解装置の液体流出口７の下流側に膨張弁８３を介して接続され、気体溶解装置Ｘによって生成された気体溶解液を矢印で示すように処理液槽８０内に噴射している。
【０１１４】
一方、液体導入管８２は気体溶解装置の液体経路１のポンプ２の上流側に接続されて、気体溶解装置Ｘに混合液Ｖを導入（吸込み）している。
【０１１５】
なお、図面上、散気管８１、液体導入管８２は共に一本づつしか開示していないが、より大量の混合液Ｗを処理するため、当然複数本設定してもよい。特に散気管については、処理液槽内全域にわたって気体溶解液（気泡）を噴出する必要があるため、複数本設定するのが望ましい。
【０１１６】
また、散気管８１には、管の全周に複数の微細な噴出孔８４を開けて、散気管がより効果的に気体溶解液（気泡）を噴出するようにしている。
【０１１７】
一方、液体導入管８２にも、混合液Ｖを気体溶解装置Ｘに導入する導入孔８５を開けているが、この導入孔８５は不純物をできるだけ吸込まないように管の下半分にのみに設けている。
【０１１８】
処理液槽８０の上方には、破砕機から矢印で示すように水流搬送される混合液Ｗを処理液槽８０内に取り入れる吐出口８６を設置している。  
この混合液Ｗは、被分離材料の第1混合物ｗ１と第２混合物ｗ２とが分散混入したもので、分散混入する混合物の大きさは約０．７ｍｍ〜４ｍｍ程度に設定され、第２混合物ｗ２は第１混合物ｗ１よりも気泡が付着しやすいものとされる。例えば、第２混合物は第１混合物よりも繊維質である物質、または比重の軽い物質とされる。
【０１１９】
被分離材料については様々なものがあるが、例えば、破砕された食肉から肉と骨を分離する場合等が挙げられる。この場合には肉の方が繊維質であるため、気泡が付着しやすい肉を第２混合物として浮上分離することになる。
【０１２０】
このように、第１混合物ｗ１と第２混合物ｗ２との間で気泡の付きやすさに差異があることにより、この加圧浮上装置Ｖで混合液から第１混合物と第２混合物を分離することができる。
【０１２１】
また、処理液槽８０の上下方向中央部には、破砕機で破砕した被分離材料を混合液Ｗとして水流搬送する際用いられる循環水（真水）を破砕機に送り戻す循環水取入口８７を設定している。
【０１２２】
さらに、処理液槽８０の上部には、混合液Ｗから浮上分離された第２混合物ｗ２を混合液の液面からすくい上げ、第２混合物を収納する第２収納部８８に搬送する搬送装置であるスクレーパー８９が設置されている。一方、処理液槽８０の下部には、混合液Ｗから沈降分離された第１混合物ｗ１を処理液槽の底からすくい取り、第１混合物を収納する第１収納部９０に搬送する搬送装置であるスクリューコンベア９１が設置されている。両搬送装置は共にモータ等の回転駆動手段によって駆動され、常時または適時に各混合物ｗ１,ｗ２を各収納部８８,９０に搬送するように設定されている。
【０１２３】
このように構成した加圧浮上装置Ｖの作用を、以下に詳述する。  
まず、吐出口８６から混合液Ｗを処理液槽８０に所定量貯蔵した後、散気管８１から膨張弁８３で減圧された気体溶解液を処理液槽８０内に噴出する。このとき気体溶解液からは膨張弁で減圧することで空気が析出され、１０〜５０μｍ程度の微細な気泡ｍが発生する。
【０１２４】
この微細な気泡ｍは、図示するように、特に第２混合物ｗ２に付着して第２混合物ｗ２が処理液槽８０内で浮上するのを補助する。
【０１２５】
一般に気泡は、微細であればある程、物質に付着しやすくでき、液体内での上昇速度も遅く液体内に長時間滞留させることができるため、本実施例のように１０〜５０μｍ程度の微細な気泡ｍが得られると、より多くの気泡を第２混合物ｗ２に付着させることができる。
【０１２６】
こうして微細な気泡が付着した第２混合物ｗ２は、処理液槽８０の上部に浮上する。このとき、第２混合物ｗ２の大きさをある一定以下に制限して、大きな不純物を取り除く場合には、処理液槽８０上部にフィルタースクリーン９２を設置すればよい。
【０１２７】
このようにして混合液の液面に浮上した第２混合物ｗ２は、スクレーパー８９を介して第２収納部８８に収納される。
【０１２８】
一方、気泡の付着しにくい第１混合物ｗ１には、気泡が付着しないため、気泡によって浮上分離されることなく沈降する。特に比重の重い場合には処理液槽８０の底に沈降分離される。こうして沈降分離された第１混合物ｗ１は、スクリューコンベア９１を介して第１収納部９０に収納される。
【０１２９】
なお、液体導入管８２からは、矢印で示すように混合液Ｗがポンプ２の発生する負圧により気体溶解装置Ｘ内に吸込まれる。気体溶解装置Ｘに導入された後、混合液Ｗに気体が溶解される作用については、上述の実施例と同様であるため説明を省略する。
【０１３０】
このように気体溶解装置Ｘで生成した気体溶解液を加圧浮上装置Ｖで用いた場合には、気体溶解液から析出される１０〜５０μｍ程度の微細な気泡ｍにより、第２混合物ｗ２を確実に浮上分離させることができるため、加圧浮上装置Ｖの分離性能を高める事ができる。
【０１３１】
また、液体導入管８２は散気管８１の下方に配置されるが、このように配置することにより、散気管の噴射孔８４から噴出される気泡および混合物等を散気管８１の導入孔８５から気体溶解装置Ｘに吸込むことが少なくなるため、詰まりを起こすことなくより効率的に混合液Ｗに気体を溶解させることができる。
【０１３２】
なお、本実施例では２つの混合物の分離について開示したが、気泡の付着状態が各物質で異なれば、３つ以上の混合物の分離に本発明を適用してもよい。
【０１３３】
以上、この発明の構成と、上述の実施例との対応において、
この発明の液体は、実施例の廃液Ｚまたは混合液Ｗに対応し、
以下同様に、
気体混入手段は、エゼクタ９に対応し、
気体加圧手段は、エアコンプレッサ１０に対応し、
制御手段は、ＣＰＵ７０に対応し、
噴射部は、噴射孔８４に対応し、
液体導入部は、導入孔８５にするも、
この発明は、上述の実施例の構成のみに限定されるものではない。
【０１３４】
例えばＯ３は加圧しても危険がないので、上述の実施例の構成を用いて加圧気体として加圧オゾンを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】本発明の気体溶解装置を示す側面図。
【図２】図１の要部の拡大断面図。
【図３】処理装置の断面図。
【図４】図３の部分拡大断面図。
【図５】図４のＣ−Ｃ線矢視断面図。
【図６】制御回路ブロック図。
【図７】エアコンプレッサ制御を示すフローチャート。
【図８】部分加圧方式の気体溶解装置を示す側面図。
【図９】気体溶解装置の他の実施例を示す断面図。
【図１０】気体溶解装置のさらに他の実施例を示す断面図。
【図１１】気体溶解装置を他の処理装置に用いた実施例を示す側面図。
【符号の説明】
【０１３６】
Ｘ…気体溶解装置
Ｔ…タンク本体
Ｙ…処理装置（過流式分離装置）
Ｚ…廃液(液体)
Ｖ…加圧浮上装置（処理装置）
Ｗ…混合液（液体）
ｗ１…第１混合物
ｗ２…第２混合物
１…液体経路
２…ポンプ
４…気体溶解部
５…液体調整部
６…空間部
７…液体流出口
８…液体導入経路
９…エゼクタ（気体混入手段）
１０…エアコンプレッサ(気体加圧手段)
２６…液面センサ
７０…ＣＰＵ(制御手段)
８０…処理液槽
８４…噴射孔（噴射部）
８５…導入孔（液体導入部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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