(57)【要約】 【課題】    浮上分離法に基づく油水分離装置の処理槽が小型であっても低油分濃度まで高速で処理できるようにしたい。  【解決手段】    処理槽１１に送る処理液に空気を混合し、空気を溶解した処理液を処理槽内の処理液中に放出し、処理液に溶解した空気を微細気泡として処理槽内の処理液に供給することによって処理液中の油分を浮上させ油水の分離を行なう油水分離装置１０において、処理槽１１に処理液を送る配管３７に複数の部屋Ｒ１〜Ｒｎを各部屋間における仕切板Ｂの開口Ｐを通して多段に連通してなる気泡粉砕手段３８を設けた。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理槽に送る処理液に空気を混合し、空気を溶解した処理液を処理槽内の処理液中に放出し、処理液に溶解した空気を微細気泡として処理槽内の処理液に供給することによって処理液中の油分を浮上させ油水の分離を行なう油水分離装置において、  
処理槽に処理液を送る配管に、複数の部屋を各部屋間における仕切板の開口を通して多段に連通してなる気泡粉砕手段を有することを特徴とする油水分離装置。  
【請求項２】
上記請求項１に記載の油水分離装置において、気泡粉砕手段における各仕切板の開口の断面積は処理槽に処理液を送る配管の断面積と等しくされていることを特徴とする油水分離装置。  
【請求項３】
上記請求項１に記載の油水分離装置において、気泡粉砕手段における各仕切板の開口で連通した処理液の流路は気泡粉砕手段の函体の下方にある入口から上方にある出口に向けて上昇していることを特徴とする油水分離装置。  
【請求項４】
上記請求項３に記載の油水分離装置において、各仕切板の開口は各部屋毎に互い違いな位置にあり、各仕切板の開口で連通した処理液の流路は蛇行していることを特徴とする油水分離装置。  
【請求項５】
上記請求項２に記載の油水分離装置において、複数の開口を設けた仕切板にあっては、各開口の断面積の和が配管の断面積の和と等しくされていることを特徴とする油水分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は油水分離装置に係わり、特に微細気泡による浮上分離法を用いた油水分離装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の浮上分離法による油水分離装置は、下記の特許文献１に記述されたものでは、大容量の処理槽からポンプで汲み上げた処理液に気液混合手段で加圧空気を混合・溶解させ、溶解できなかった余剰空気は加圧タンクで除去した後に処理液を処理槽内に戻し、その際圧力弁から噴射、減圧することによって微細気泡を発生させて、この微細気泡が油分に付着することで油分が水中を浮上し、油と水分を分離するようにしている。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−３１７８４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術において、気液混合手段の出口までに処理液中に溶解できなかった空気は処理槽内で大気泡となり浮上分離性能を低下させるので、加圧タンクで分離しエアアウトサイレンサから外部に開放している。
【０００５】
しかし、加圧タンクの内部では大気泡が油粒子を浮上させ気液面に浮上油を発生させる油水分離を起こし、浮上油がタンク内部の気液面に存在する状態となる。この浮上油は、気液面の波動によって処理液中に少量ずつ混じる。従って、処理槽内の処理液を直接排水可能な油分濃度まで下げるための処理時間が非常に長い。
【０００６】
加圧タンクでは加圧下であるため余剰空気の気泡径が小さくなり、浮上速度が遅くなるので、余剰空気を分離するためには加圧タンクが大きくなり、装置が大型化になる。
【０００７】
また、処理対象が圧縮機のドレンの場合は少量の処理液が連続して排出され、大気中の水分量によってその流量および油分濃度が変化する。また、油水分離装置自体の設置面積が限定されることがあり、処理槽を小型にすることが望まれる。そして、単純に小型化すると処理槽内を上下する循環流が強くなり、一旦液面上まで浮上した油粒子が水の下降流に乗って処理槽底部近傍まで下降するため、油分濃度が一定値以下にはならない。
【０００８】
油分分離性能を向上させるべく圧力弁から大量の微細気泡を発生させるように圧力弁から噴出させる処理液量を増加させると、処理槽内を上下する循環流は一層強くなり、油水分離性能が低下する。
【０００９】
それゆえ本発明の目的は、小型の処理槽であっても低油分濃度まで高速で処理できる浮上分離法に基づく油水分離装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明では、処理槽に送る処理液に空気を混合し、空気を溶解した処理液を処理槽内の処理液中に放出し、処理液に溶解した空気を微細気泡として処理槽内の処理液に供給することによって処理液中の油分を浮上させ油水の分離を行なう油水分離装置において、処理槽に処理液を送る配管に、複数の部屋を各部屋間における仕切板の開口を通して多段に連通してなる気泡粉砕手段を設けた。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、気泡粉砕手段の各部屋において処理液は循環流を作り、混合してある空気は循環流で分断され微細化する。部屋が多段にあることにより微細化は促進され、微細化により大気泡は大幅に低減するのみならず気液接触の表面積は格段に増加して処理液への空気溶解量が増す。
【００１２】
従って、処理槽に供給したい微細気泡量は配管での少ない送液量で満たすことができて、送液速度を下げることができ、処理槽内の処理液中に放出する空気を溶解した処理液の速度は低下し、処理槽内での処理液の循環流を少なくして、分離し液面に浮上した油分が下降することを防止でき、分離性能は低下しない。
【００１３】
それで、処理槽は小さくても直接排水路へ排出可能な低油分濃度にまで高速にしかも確実に油水分離ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図に示す実施形態について説明する。
【実施例】
【００１５】
本発明の一実施形態である油水分離装置１０を示している図１において、処理槽１１の内部は遮蔽板１２により分離部８１と浮上油受け部８３とに区画してあり、分離部８１は処理液Ｗを収容して油水分離を行ない、浮上油受け部８３では分離部８１で分離浮上し遮蔽板１２を溢流した油分を受ける。この遮蔽板１２は設計上の処理液面位置６１および浮上油面位置６２より高くなるように配置してある。
【００１６】
処理槽１１の外部には大気泡分離器１３があり、大気泡分離器１３の内部には処理液を放出するノズル３３があり、大気泡分離器１３から分離部８１と上部と下部にそれぞれ連通するように大気泡排出管１４および円管状の管路１６が設けてある。
【００１７】
管路１６には分離部８１に処理液を放出するための複数の開口１７が設けてあり、開口１７の総面積は管路１６の断面積よりも小さくしてある。管路長さ方向に管路１６の断面積を順次小さくして管路内流速を一定にすると、各開孔１７での分配量がより均等になる。
【００１８】
大気泡分離器１３の上部に下端部を接続してある大気泡排出管１４は処理槽１１の高さ方向の中間部近傍から分離部８１に挿入してあり、その上端部が処理液の上面近傍に開口するようにしてある。大気泡分離器１３は已む無く生じる大気泡を抜くものであるが、加圧しておらず上部は開放状態にあり自由面になっていて、管路１６から分離部８１に放出される微細気泡に影響しないようになっている。
【００１９】
分離部８１には上部から清浄な処理液を排出する排出配管４１が設けてあり、分離部８１の処理液面位置６１よりも下方から排出し、一旦、処理液面位置６１まで持ち上げ、その下流を処理液面位置６１よりも低い位置まで配管している。この排出配管４１の途中にはバルブ４２を設けている。なお、分離部８１における排出配管４１の管座の周囲に分離部８１から排出配管４１へ流入する処理液に分離部８１を上昇中の微細気泡および油粒子が混入することを防止する仕切板１５を設けて吸入部８２を形成してある。即ち、吸入部８２に流入・流下する処理液の速度よりも分離部８１を上昇中の微細気泡および油粒子の速度のほうが大きくなるようにして混入を防ぐようにしている。
【００２０】
分離部８１の底部には処理液循環系統を構成する配管３０を接続してあり、配管３０はバルブ３６を介して第２ポンプ３１に接続し、第２ポンプ３１の出口側は配管３７，気泡粉砕器（気泡粉砕手段）３８，配管３９を介して大気泡分離器１３部に設けたノズル３３に接続している。配管３０には、空気を導入する空気供給管３５がバルブ３４を介して接続してあり、更に、処理液導入系統を構成する供給管２３を接続してあり、供給管２３に第１ポンプ２１とバルブ２２を設けてある。
【００２１】
浮上油受け部８３の底部には油分を排出する油分排出管５１を設けてある。図示していないが、分離部８１の底部から外部に配管を設け、その途中にバルブを設けて、分離部８１内部の処理液を排出する必要がある場合にこれらを用いる。なお、供給管２３は分離部８１の下部に接続して処理液を分離部８１に直接供給するようにしてもよい。
【００２２】
図２は気泡粉砕器３８を示す縦断面図で、気泡粉砕器３８は複数の部屋Ｒ１〜Ｒｎを各部屋間における仕切板Ｂの開口Ｐを通して多段に連通してある。仕切板Ｂの開口Ｐは、図３に示すように仕切板Ｂの中央に設けている。各仕切板Ｂの開口Ｐの断面積Ａｐは処理槽１１に処理液を送る配管３７，３９の断面積Ａｈと等しくしてあり、各仕切板の開口で連通した処理液の流路は気泡粉砕器３８の函体の下方にある入口Ｅから上方にある出口Ｄに向けて上昇するようになっている。
【００２３】
次にその動作を説明する。  
図１の装置１０は連続運転と間歇運転の２つの方法で稼動することができる。  
最初に、処理液を連続して供給する連続運転について説明する。
【００２４】
まず、処理槽１１の分離部８１に清水または処理済液を充満させた状態で第２ポンプ３１を運転する。この時、バルブ３４，バルブ３６は開放状態とする。バルブ３６からの清水または処理済液が配管３０を流れることによって、空気供給管３５側が負圧となり、空気が空気供給管３５から流入する。流入した空気は配管３０内を流れる液体に混入し、第２ポンプ３１で加圧される過程で溶解する。
【００２５】
溶解しきれなかった空気は第２ポンプ３１下流の気泡粉砕器３８の下部から流入して溶解量が増加し、空気の溶解した液体と一緒にノズル３３から大気泡分離器１３内に吐出する。ノズル３３から吐出することで圧力の加わっていた液体、および空気は減圧され、水に溶解していた空気は微細気泡となり、溶解しきれなかった空気は大気泡となる。
【００２６】
気泡粉砕器３８を設けることによって、大気泡は大幅に少なくなる。その理由は、図２に示すように気泡粉砕器３８の複数の部屋Ｒ１〜Ｒｎに仕切板Ｂの開口Ｐから流入するたびに各部屋Ｒ１〜Ｒｎで循環流が起こり、流入した液体流は循環流で攪拌を受けて、気泡は分断され微細化することにある。各部屋Ｒ１〜Ｒｎを通過するたびに微細化されて表面積は増加し、液体に空気は溶解していく。
【００２７】
各開口Ｐの断面積Ａｐは配管３７，３９の断面積Ａｈと等しくされているので、各開口Ｐから各部屋Ｒ１〜Ｒｎに流入したときに殆ど減圧は起こらず、溶解した空気や微細気泡が大気泡となることはなく、微細状態や溶解状態を維持できる利点がある。
【００２８】
また、気泡粉砕器３８は縦に配置してあり、下方から液体は流入するので、各部屋Ｒ１〜Ｒｎの天井部に空気溜まりが発生することはなく、溶解する空気量は増加し、理論溶解量に近づく。
【００２９】
どうしても微細化しえなかった気泡については、大気泡分離器１３では、気泡径が大きくなるほど液中上昇速度が速い特性を持っているため、大気泡は大気泡分離器１３の上部へ溜り、大気泡排出管１４から分離部８１の上方部へ排出される。
【００３０】
従って、大気泡分離器１３の出口に続く管路１６の開口１７から微細気泡のみを含む液体が分離部８１に流出する。開口１７から流出した液体は、分離部８１に存在する液体と混合し、減速しながら流れる。
【００３１】
その流れは図４に示すように分離部８１に循環流を形成し、特に管路１６周囲では開口１７からの流れと配管３０に向かっての下降流によって強い循環流が形成され、分離部８１の上部では微細気泡の上昇に伴う弱い循環流が形成されている。
【００３２】
分離部８１下部の強い循環流が分離部８１上部の循環流と一体になると、微細気泡が循環流から分離できなくなる。このため、分離部８１内部に管路１６を突き出し、管路１６の長さ方向に流量を均等分配して局部的に循環流が強くなることを防止しているが、気泡粉砕器３８を設けることによって、大気泡の発生を抑え微細気泡の供給量を増加せしめ、開口１７からの流出する液体流量を少なくして流出に伴う循環流を弱めるだけでなく、配管３０に吸い込まれる液体の下降速度が低下することによっても循環流は弱くなるので、微細気泡は下降する循環流の影響を受けずに浮上できるようになる。
【００３３】
この運転状態を保ちながら、第１ポンプ２１を駆動しバルブ２２を開いて処理液供給系統を運転し、処理液循環系統を循環している清水または処理済液に油分を含む処理液を混合させる。すると、開口１７から微細気泡と共に油粒子が流出して、油分に微細気泡が付着浮上し、油分が分離できる。
【００３４】
上述したように、開口１７から流出する処理液の量が少なくて、分離部８１では下降する循環流が弱められている一方で微細気泡量は多いので、油分は微細気泡に殆ど付着して浮上し、浮上しても循環流で下降することがないために、容積が小さい分離部８１であっても油分を確実に分離できる。
【００３５】
そして、処理済液は、バルブ４２の開放により分離部８１の上部である吸入部８２から微細気泡の上昇速度よりも遅い速度で吸込まれて排出配管４１から自然流出する。
【００３６】
微細気泡供給量は被処理液流量に比例するが、循環水の通常圧力が０．３〜０．８ＭＰａであること、溶解空気量が圧力に比例することを考慮すると循環水流量は処理液流量の３０〜１００倍である。従って、処理液は循環水によって３０〜１００倍に希釈されるので分離部８１に供給される処理液は低濃度である。
【００３７】
この連続運転方法では、処理液循環系統を通過した処理液中の油分を処理液が分離部８１を上昇する時間内に処理することになる。
【００３８】
分離部８１上部の浮上油は、連続運転中に排出配管４１の途中に設けたバルブ４２を一時的に閉じて、分離部８１内部の処理液面位置６１および浮上油面位置６２を上昇させ、遮蔽板高さに近くなると、大気泡排出管１４から時折排出される大気泡によって処理液面位置６１が波立つことを利用して、浮上油を遮蔽板１２を溢流（オーバフロー）させて浮上油受け部８３へ排出させて、分離油分６３は配管５１から回収する。
【００３９】
なお、上述したように縦に配置した気泡粉砕器３８では処理液が常に流れて、空気溜まりが発生しないから、内壁に油分が付着することは殆ど無く、清掃の手間がかからない利点がある。
【００４０】
次に、処理液を一定量供給し、処理を行った後に排出する間歇運転法を説明する。
【００４１】
まず、処理槽１１の分離部８１に清水または処理済液を充満させた状態で第２ポンプ３１を運転する。この時、バルブ３４，バルブ３６は開放状態にしてある。
【００４２】
バルブ３６からの清水または処理済液が配管３０を流れることによって、空気供給管３５側が負圧となり、空気が空気供給管３５から流入する。この運転を行うと第２ポンプ３１での発熱で分離部８１内部の清水または処理済液の温度が上昇し、密度が小さくなる。
【００４３】
続いて処理液循環系統の運転を停止し、処理液供給系統のバルブ２２を開放にして第１ポンプ２１を運転し、処理液を所定量供給する。処理液は配管３０および配管３７，気泡粉砕器３８，配管３９，ノズル３３，管路１６，開口１７から分離部８１に流入する。
【００４４】
処理液は分離部８１内の処理液よりも温度が低く密度が大きいために分離部８１の底部に溜り、上部の密度が小さい処理液は吸入部８２から排出配管４１，バルブ４２を経由して排出される。例えば、分離部８１の仕切板１２上端から下方の容積が４０Ｌ，分離部８１の処理液Ｗの温度が３２０Ｋ，処理液供給系統から供給（導入）する処理液の温度が２８３Ｋ，処理液の供給量が２０Ｌ／ｈの場合に、処理済液のみを３０Ｌ以上排出可能である。
【００４５】
次に、バルブ２２，４２を閉状態として，処理液循環系統を運転する。分離部８１内の流動状態は図４と同様である。
【００４６】
バルブ４２は閉止してあり処理液中に気泡が存在することにより、処理液面位置６１は排出配管４１の最高位置よりも高くなる。この状態では、分離部８１内部の処理液面位置６１上側に浮上油が溜まるが、浮上油面位置６２よりも遮蔽板１２を高く配置している。この運転を繰り返すと、浮上油が上部に溜まり、浮上油面位置６２と処理液面位置６１との差が大きくなる。処理液面位置６１が遮蔽板１２と同一高さになるまで続行することによって、浮上油は遮蔽板１２を溢流（オーバフロー）し、浮上油受け部８３へ流出する。
【００４７】
通常のスクリュー圧縮機では一週間の連続運転により浮上油が約１ｍｍ溜まるので、一週間に１回程度排出する。この排出時期は運転時間で決定するだけでなく、浮上油量，浮上油厚さを測定することによっても決定できる。
【００４８】
浮上油を排出させた分離部８１における処理液Ｗの油濃度は低いので、処理液循環系統を運転して分離部８１における処理液Ｗを昇温させ、その後、処理液供給系統から処理液を供給して分離部８１の上部から処理済液を排出させるとともに下部に未処理の処理液を充満させてから、再び処理液循環系統を運転して油水分離を行う。
【００４９】
この処理液供給系統から処理液を間歇的に供給する間歇運転方法では、分離部８１内に清水または処理済液と約５０％の処理液を混合して処理することになるので、油分を高濃度から所定の低濃度まで下げることになる。浮上油分離法は油分濃度の高い領域は処理能力が高く、中間濃度までは高速で処理できる。そして残った少量の油分すなわち低濃度の処理液は処理能力が低いが、分離部８１内部に存在する量だけ処理することになるので比較的短い時間で処理できる。しかし、この方法は処理液の供給および処理済液の排出に要する時間が必要であるので、処理全体の単位時間当たりの処理量は少なく、高濃度の被処理液に適した処理方法である。
【００５０】
図５は、気泡粉砕器３８の他の形態を示している。図５に示す気泡粉砕器３８では、気泡粉砕器３８での流路が蛇行するように仕切板Ｂにおける開口Ｐを互い違いに設けている。
【００５１】
この構成により、処理液は各部屋Ｒ１〜Ｒｎを素通りすることはなくなり、必ず循環流となって乱流を形成し、気泡を分断し微細化する。
【００５２】
図６，図７は、仕切板Ｂに設ける開口Ｐの位置と形状を示している。図６の形態では２個の円形の開口Ｐ１，Ｐ２を設け、図７の形態では半円形の開口Ｐ１〜Ｐ４を内壁の周囲に設けている。このような仕切板Ｂを適宜に組み合せ、気泡粉砕器３８での流路を複雑化させ、乱流を起させるとよい。なお、各仕切板Ｂにおいて多数の開口を設ける場合は、個々の仕切板Ｂにおいて開口の断面積の総和を配管３７，３９の断面積と等しくしておくと、各開口を通過する処理液に減圧は起らず、大気泡に戻ることはない。
【００５３】
次に、前記２つの運転方法の選択について説明する。
【００５４】
図８は一般的なスクリュー圧縮機のドレン流量と油分濃度の関係を示している。夏季に相当する大気中の水分量が多い時期には、ドレン流量が多く、油分濃度は低い。冬季に相当する大気中の水分量が少ない時には、ドレン流量が少なく、油分濃度は高い。
【００５５】
この全範囲を１つの運転方法で処理するためには最大ドレン流量で最高油分濃度の能力を有する大型機が必要であり、設置面積およびコストの面で問題がある。また、処理液供給量を高精度に制御する方法があるが、ドレン流量または油分濃度を高精度に計測する必要があり、コスト面で問題があると共に高油分濃度のドレンを少量供給する場合のポンプの信頼性に問題がある。
【００５６】
そこで前記２つの運転方法の特徴を生かして、ドレン流量が多く、油分濃度が低い場合には連続処理を行い、ドレン流量が少なく、油分濃度が高い場合には間歇運転を行うことにより、小型で高速処理可能な油水分離装置を構成できる。
【００５７】
図８には連続運転と間歇運転を示しているが、間歇運転を２パターンにして中間域の余裕を広くすることも可能である。これらの運転パターン選択にはドレン流量または油分濃度の情報が必要である。油分濃度は短時間で計測する方法が無いので、運転パターン選択にはドレン流量の情報を用いる。ドレン流量は大気中の水分量、圧縮機吐出空気圧力、空気冷却器出口温度、凝縮水補集効率から計算できる。従って、大気温度と大気湿度を計測する方法がある。一方、通常は圧縮機からのドレンを一旦溜めるタンクを設けており、この中に液面計を取付け、液面の変化からドレン流量を算出する方法がある。また、大気温度のみを測定して、大気湿度１００％としたドレン最大流量を計算し、この値を制御に用いることも可能である。実際にはこれらの方法を単独もしくは組合わせて制御に用いる。
【００５８】
油水分離装置１０を具体化した場合の配置構成を図９で説明する。図９は、図１と左右が反転した形になっている。処理槽１１は処理済液および浮上油を重力で排出するので上方に設置している。処理槽１１の下側空間を有効利用するために第１ポンプ２１，第２ポンプ３１を処理槽１１の下に配置し、その横下に浮上油タンク７１を設置し、これらを配管で接続している。そしてこれら全体を筐体内に収納している。
【００５９】
このような配置によれば、設置面積を縮小化できる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の一実施形態を示す油水分離装置の全体系統図である。
【図２】図１に示した油水分離装置における気泡粉砕手段の概略縦断面図である。
【図３】図２に示した気泡粉砕手段における仕切板の平面図である。
【図４】図１に示した油水分離装置における処理槽の分離部における処理液の流れを説明する図である。
【図５】図１に示した油水分離装置における他の形態になる気泡粉砕手段の概略縦断面図である。
【図６】図２に示した気泡粉砕手段における他の形態になる仕切板の平面図である。
【図７】図２に示した気泡粉砕手段におけるさらに他の形態になる仕切板の平面図である。
【図８】図１に示す油水分離装置の運転方法とドレン流量と油分濃度の関係を示す図である。
【図９】図１に示す油水分離装置を具体化する際の各部の配置構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０…油水分離装置  
１１…処理槽  
１２…遮蔽板  
１６…管路  
１７…開口  
２１…第１ポンプ  
３１…第２ポンプ  
３３…ノズル  
３７，３９…配管  
３８…気泡粉砕手段（気泡粉砕器）  
Ｂ…仕切板  
Ｐ…開口  
Ｒ１〜Ｒｎ…部屋  
４１…排出配管  
８１…分離部  
８３…浮上油受け部
【図１】
2005246183.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005246183.tif 000005
【図４】
2005246183.tif 000006
【図５】
2005246183.tif 000007
【図６】
2005246183.tif 000008
【図７】
2005246183.tif 000009
【図８】
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【図９】
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