(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドレン水に含まれる微細な油粒子を圧縮空気の気泡により凝集させ、圧縮空気の気泡を、油吸着材に吸着されやすい大きさを保つ圧力下で、油吸着材を充填した吸着槽に導入して吸着材に接触させることを特徴とするドレン水の油水分離方法。
【請求項２】
前記吸着槽の入口における液圧が１５０ＫＰａ以上であることを特徴とする請求項１記載のドレン水の油水分離方法。
【請求項３】
内部に油吸着材を充填した吸着槽を有する油水分離装置であって、前記吸着槽の前段に、圧縮空気吹き込み手段に連通する空気吹き込み口を備えた空気吹き込み槽を設け、空気吹き込み槽のドレン入口には逆止弁を設けたことにより、ドレン水が圧縮空気の気泡が油吸着材に吸着されやすい大きさを保つ圧力下で吸着槽に導入されることを特徴とする油水分離装置。
【請求項４】
前記吸着槽のドレン出口管にさらに流通抵抗体を設けたことを特徴とする請求項３記載の油水分離装置。
【請求項５】
前記空気吹き込み槽内の空気圧力が１５０ＫＰａ以上であることを特徴とする請求項３または４記載の油水分離装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油粒子を含むコンプレッサーのドレンを油水分離して放流可能な処理水とするためのシステムにおいて、特に、多孔質素材からなる油吸着材の性能を最大限に発揮させるための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工場等で使用されるコンプレッサー等からはドレントラップを介して常時ドレン水が排出されている。ドレン水は油分を含むので、ドレン配管に油水分離装置を設けて油分の分離を行い環境基準を満たす一定の品質まで水質を改善してから放流する必要がある。一般的に、油水分離の方法としては、比重差による浮上分離、疎水コロイドに少量のイオンを加える凝析、微細気泡による凝集（補集）、活性炭や吸着材による吸着が知られている。
【０００３】
単純な油粒子や電解により帯電除去されたコンプレッサドレンの油粒子を速やかに凝集浮上させるために、ドレン水に空気を吹き込み発生する気泡で吸着、振動、攪拌させる方法は既に知られている。特許第２６９１１１９号明細書記載の発明は、分離槽、電解槽、浮上層を備えた電解法による密閉加圧式油水分離器において、前期分離槽と電解槽の間に空気（気泡）溶解器と減圧弁とを設けている。油分は電解処理によって生成されるスラッジに凝集吸着させ、空気溶解器で吹き込まれた気泡によってフロックの浮上を助長させ、分離している。
【０００４】
特許第２５７３８９９号明細書記載の発明は、原液を加圧供給する加圧ポンプと、加圧気体を供給するコンプレッサと、液中に気体を溶解させる気液混合手段と、加圧液を受け入れる加圧タンクと、一定圧力で開放し気体が溶解した液体を放出する圧力弁とを接続している。すなわち液中に圧力下で気体を溶解させておいて処理水に混合し、圧力を開放して微細気泡を生成して油分を浮上させる。
【０００５】
特開平１１−１１４３０４号の発明は、油水の受入口と分離水の排出管とを備えた貯溜槽からなる浮上油分離手段と、前記排出管を介して前記貯溜槽と連結する電解槽中にアルミニウム電極を収納して成る電解分離手段と該電解分離手段によって処理された電解処理水の入口と出口とを備え内部に吸着材を収納して成る吸着処理室を有する吸着分離手段とを備えた油水分離装置を提案している。ドレン水に混合した油分は、電解槽でフロックを凝集浮上分離させた後、電解槽の水頭圧によって吸着槽底部に送られ、吸着槽内で空気で攪拌しながら吸着させている。
【０００６】
【発明が解決すべき課題】
吸着材による油水分離方法は、吸着材が十分に機能すれば、装置の構成が簡単で、しかも分離精度に優れているが、吸着材を定期的に交換する必要があり、特に吸着すべき油分の負荷が大きいと、吸着材の寿命が短くなってしまう欠点がある。工業的に製造される油吸着材は吸着できる油の量は多いが、構造が均一化されているので、効率よく吸着できる油粒子の大きさに限界があり、きわめて微細な油粒子や粗大化した油粒子の吸着には十分な性能を発揮できない。一方、活性炭のような天然の多孔質吸着材料は様々な孔径を有するが、粗大化した油粒子に使用すると能力の一部しか使用できず、大容積を必要としたりひんぱんな交換が必要となる。
【０００７】
特開平１１−１１４３０４号の油水分離方法では、電解処理によって析出したフロックを浮上分離させた後、ドレン水を水頭圧の差によって吸着槽へ送っているが、上記の理由により、吸着処理する前のドレンに粗大化した油粒子が多く含まれていると吸着材の能力が十分に発揮されない場合があり、また浮上分離手段を設けるため装置が比較的大型になる問題があった。
【０００８】
本発明は、圧縮空気の吹き込みによる油粒子の凝集処理と吸着材による吸着処理とをより効果的に組み合わせ、吸着材の能力を十分発揮させることのできる、コンパクトで維持コストが安く、処理水の品質が高いドレンの油水分離方法を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、ドレン水に含まれる微細な油粒子を圧縮空気の気泡により凝集させ、圧縮空気の気泡を、油吸着材に吸着されやすい大きさを保つ圧力下で、油吸着材を充填した吸着槽に導入して吸着材に接触させることを特徴とするドレン水の油水分離方法により上記の課題を解決する。
【００１０】
コンプレッサー等から排出されるドレン水は、単純な油粒子と帯電した油粒子とを含んでいるが、本発明の気泡油水分離方法はこのうち単純な油粒子を含むドレン水を処理対象とするものである。従ってスクリュー型コンプレッサードレンのように単純な油粒子を主とするドレン水の場合にはそのまま処理できるが、高圧コンプレッサーやレシプロ型コンプレッサーなど高温高圧環境で発生したドレン水のように帯電した油粒子を多く含むドレン水では、あらかじめ前処理により帯電を除去しておく必要がある。前処理の方法としては、本出願人の同日の出願「油水分離装置における油粒子の帯電除去方法及び装置」に係る帯電除去方法が使用できる。
【００１１】
本発明の油水分離方法では、まずドレン水に含まれる微細な油粒子を圧縮空気の気泡により凝集させる。微細な油粒子を含むドレン水に圧縮空気による気泡を吹き込むと、気泡の表面に多数の油粒子が吸着し、油粒子の凝集が促進される効果がある。気泡が細かいほど、体積に対する表面積の割合が高いので、空気量当たりの油粒子の凝集効果が高くなる。
【００１２】
本発明の方法では、次に凝集した油粒子を含むドレン水を高圧（圧縮空気の気泡が油吸着材に吸着されやすい大きさを保つように制御された圧力）のまま油吸着材を充填した吸着槽に導入して吸着材に接触させる。気泡は油粒子の凝集のためには微細である程よいが、吸着材での吸着には一定の最適な大きさとするほうがよい。気泡は油粒子よりもずっと大きいので、凝集によって生じる粒子の大きさは、気泡の大きさすなわち容器内の圧力によってほぼ定まる。そこで、容器内の圧力を調節することにより吸着材と接触するときの粒子の大きさを制御できる。すなわち、気泡により油粒子の凝集を助けると同時に、吸着しやすい最適径の泡を形成できるよう、気泡形成時および吸着時の容器内の圧力を積極的にコントロールするものである。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１の油水分離方法において前記吸着槽の入口における液圧が１５０ＫＰａ以上であることを特徴とするものである。吸着材と接触する時の容器内の圧力は、３００〜４００ＫＰａ程度あれば理想的であるが、その分だけ空気吹き込み手段における圧縮空気の消費量も増えるので問題となる。実用上は、接触時の圧力が１７５ＫＰａ程度あれば相当の効果が得られる。一方、空気吹き込み槽内の正圧が５０ＫＰａ以下であるとドレン入口における逆止弁の作動が不安定となったり、吸着槽において後述する吸着材押し込みによる攪拌効果が得られなくなるので、容器内の圧力は最低でも１５０ＫＰａ以上であることが望ましい。そこで請求項２の発明は、最低圧力を１５０ＫＰａ以上としている。
【００１４】
請求項３記載の発明は、内部に油吸着材を充填した吸着槽を有する油水分離装置であって、前記吸着槽の前段に、圧縮空気吹き込み手段に連通する空気吹き込み口を備えた空気吹き込み槽を設け、空気吹き込み槽のドレン入口には逆止弁を設けたことにより、ドレン水が圧縮空気の気泡が油吸着材に吸着されやすい大きさを保つ圧力下で吸着槽に導入されることを特徴とする油水分離装置により、上記の課題を解決する。
【００１５】
ドレン配管を、空気吹き込み口を備えた空気吹き込み槽に接続し、次いで、内部に吸着材を充填した吸着槽に接続する。空気吹き込み口は圧縮空気源に連通する圧縮空気吹き込み手段に接続されている。空気吹き込み槽と吸着槽はいずれも密閉槽であり、空気吹き込み槽のドレン入口管には逆止弁が設けられているので、圧縮空気の吹き込みにより容器内は高圧となる。空気吹き込み圧力は流量調節弁等の手段により調節することができる。
【００１６】
請求項４記載の発明は、請求項３の吸着槽のドレン出口管にさらに流通抵抗体を設けたことを特徴とする油水分離装置により、上記の課題を解決する。容器内の圧力は吸着槽の吸着材を通過する毎に流通抵抗により低下するが、吸着槽のドレン出口管にさらに絞り手段などの流通抵抗体を設ければ、容器内の圧力低下を押さえ、油粒子を吸着に適する状態に維持することができる。上記の吸着槽の下流に、流通抵抗体を兼ねて、活性炭を充填した吸着槽や重力分離槽をさらに設けてもよい。活性炭を使用すれば臭気や水溶性物質を除くことができるので、処理水の品質を一層向上させることができる。また重力分離槽は簡易な方法で、一定時間放置し、浮上してきた油を分離することができる。
【００１７】
請求項５記載の発明は、前記空気吹き込み槽内の空気圧力が１５０ＫＰａ以上であることを特徴とする請求項３または４記載の油水分離装置により、上記の課題を解決する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の具体的な実施形態について説明する。図１において、１は前処理槽、２はドレン送り込み手段、３は電解槽、４は空気吹き込み槽、５は１次吸着槽、６は２次吸着槽、７は制御手段を示す。
【００１９】
コンプレッサ等で発生したドレン水は、まず圧縮空気の除去とドレンの粗取りの機能を有する前処理槽１に導入され、容器の下部に貯溜される。ドレン送り込み手段２は前処理槽１内のドレン水の水位に応じて金属イオンを供給可能な電極を備えた電解槽３に所定量ずつ導入する。電解槽３において陽極から溶出したアルミニウムイオンによりドレン水中の油粒子の負電荷が除去され、凝集しやすい単純な油粒子となる。ここまでの工程は本出願人の同日出願「油水分離装置における油粒子の帯電所強方法及び装置」に詳細に記載されている。
【００２０】
空気吹き込み槽４は圧縮空気の送り込みを行うための装置であり、高圧に耐える略円筒形の容器からなり、容器上部の側面に前記電解処理槽３の出口管と連通するドレン入口４０１が設けられ、容器上面にはドレン出口４０２が設けられている（図２）。ドレン出口４０２の先端部は吸込みノズル４０３が内側へ突出して容器の中位の高さで下方に開口している。空気吹き込み槽４の底部には多数の細かい開口を有する空気吹き込み口４０４が設けられ、電磁弁Ｅ２及び流量制御弁Ｒを経て圧縮空気本管へ連通する給気管が接続されている。空気吹き込み槽４の内部にはまた、円板状で多数の開口を有する複数の邪魔板４０５が水平方向に等間隔に固定されている。邪魔板４０５は空気吹き込み口から発生して上昇する気泡の進路を妨害してドレン水を攪拌し、油粒子の凝集効果を高める。
【００２１】
１次吸着槽５は、特開平１１−１１４３０４の明細書に記載された吸着分離手段Ｆとほぼ同様の構造であるが上部が大気開放されていない点が異なる。円筒状の吸着槽５の下部には前記空気吹き込み槽４の出口管と連通するドレン入口５０１が、上部にはドレン出口５０２が設けられている。吸着槽５内には、ドレンの通過できる開口を適当な位置に設けた略円盤状の仕切体５０３が所定間隔で設けられ、その間の各空間に油吸着材５０４が充填されている。油吸着材の例としては、疎水性で親油性の高いポリプロピレン材料を多孔質の繊維状に調製した高性能の吸着材であるオルソーブ（帝人株式会社の登録商標）を用いることができる。もし必要ならば、空気吹き込み槽と吸着槽の間に、減圧弁や圧力保持弁のような絞り手段を設けて、吸着槽内の圧力を調整しても良い。
【００２２】
本実施例では、１次吸着槽５の後段にさらに活性炭を使用した２次吸着槽６を設けている。２次吸着槽は密閉された円筒形の容器の底部にドレン入口６０１、上部にドレン出口６０２を設けてなり、内部に活性炭が充填されている。活性炭は１次吸着槽５の吸着材と同様に層状の構成を有している。活性炭は、様々な大きさの特にドレン水に含まれる臭気や、油分以外の水溶性物質を除去することができるので、処理水の品質を一層向上させる。本実施例のドレン水は１次吸着槽５ですでに大部分の油が処理されているので、高価な活性炭の寿命を伸ばすことができる。２次吸着槽６のドレン出口６０２に絞りを設けてもよい。
【００２３】
また別の実施例として、２次吸着槽６に代えて、ドレン水を一定時間静置し比重差により浮上したドレンをオーバーフローさせる重力分離槽を設けても良い。
【００２４】
本実施例において、上流のドレン圧送手段２が一定量のドレンを電解槽３に供給すると、制御手段７の作用により圧縮空気源たとえば圧縮空気の本管から圧力調整弁Ｒ及び電磁弁Ｅ２等を経て空気吹き込み口４０４に適当な圧力（本実施例では１７５ＫＰａ）の圧縮空気が供給され、空気吹き込み口の開口から微細な気泡となってドレン水中に拡散する。気泡は邪魔板４０５に衝突しながら浮力で上昇し、ドレン水中の油粒子を吸着すると共に、気泡が発生し、ドレン中の油分が凝集される。気泡の浮上と邪魔板４０５によりドレン水が攪拌され、吸着効率を高める。凝集した油粒子は気泡とともに浮上し、吸い込みノズル４０３の下端から吸込まれ、ドレン出口４０２から流出し、一次吸着槽５に送られる。
【００２５】
ドレン入口空気吹き込み槽４から一次吸着槽５に流入したドレン水は微細な気泡を含んだまま吸着材と接触して効果的に油粒子が吸着され、吸着材の性能が最大限に発揮される。さらに特開平１１−１１４３０４の明細書に説明されているように、１次吸着槽の吸着材の各層は、ドレン水に含まれる気泡の塊が通過する際に通過抵抗によって上下動を繰り返し、ドレン水及び吸着材がそのつど攪拌されるようにしてもよい。一次吸着槽５内部は、ドレン入口５０１では空気吹き込み槽４内とほぼ同じ圧力であり、上部（下流）に行くほど吸着材の流通抵抗により圧力が降下するが、本実施例では後段に２次吸着槽が接続されているので、容器の上端まで比較的高圧に保たれる。１次吸着槽５内を上昇する間に油粒子を分離されたドレン水は、１次吸着槽５の上部のドレン出口５０２から流出する。
【００２６】
１次吸着槽５から流出したドレン水は２次吸着槽６により臭気や水溶性物質を除かれて、残留油濃度が５ｍｇ／ｌ以下の放流可能な処理水となって排出される。
【００２７】
【発明の効果】
微細気泡により凝集させたドレン水を、さらに油吸着材で処理することにより、処理水の品質を向上させることができる。また、気泡を吹き込まれたドレン水を高圧のまま吸着材に接触させることにより、吸着材の能力を最大限に発揮させ、寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の油水分離システムに係る油水分離装置の一例を示す。
【図２】  図１における空気吹き込み槽の断面図である。
【符号の説明】
１  前処理槽
２  ドレン送り込み手段
３  電解槽
４  空気吹き込み槽
４０１  ドレン入口
４０２  ドレン出口
４０３  吸い込みノズル
４０４  空気吹き込み口
４０５  邪魔板
５  １次吸着槽
５０１  ドレン入口
５０２  ドレン出口
５０３  仕切体
５０４  油吸着材
６  ２次吸着槽
６０１  ドレン入口
６０２  ドレン出口
７  制御手段
Ｖ３  逆止弁
Ｅ２  電磁弁
Ｒ  流量制御弁
【図１】
0004111260.tif 000002
【図２】
0004111260.tif 000003