(57)【要約】【課題】  複数のノズルを使用して気体が混合された被処理水を反応槽中に注入するものであっても、反応槽中に気体が混合された被処理水を均一に注入することができ、気体の使用量の低減を図ることによって経済性を向上させることができる水処理設備及び気体生成装置を提供する。【解決手段】  気液混合装置８で気体と混合された被処理水を反応槽１に導く複数の分岐流路と、該分岐流路内のそれぞれを流れる前記気体が混合された被処理水の流量状態を検出する流量状態検出手段２９と、この流量状態検出手段２９の検出結果に基づいて前記各分岐流路内を流れる前記気体が混合された被処理水の流量を調整し、前記気体が混合された被処理水を前記反応槽内に略均等に供給するための流量調整手段５とを備えた。【選択図】図１
2009082777.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水を気体で化学処理する反応槽と、該反応槽に被処理水を供給する被処理水供給流路と、前記反応槽に設けられ、該反応槽から処理水を配水する処理水配水流路と、気体が混合された被処理水を前記反応槽に供給する気体生成装置とを備えた水処理設備において、
前記気体生成装置は、前記気体と被処理水を混合する気液混合装置と、該気液混合装置で気体と混合された被処理水を前記反応槽に導く複数の分岐流路と、該分岐流路内のそれぞれを流れる前記気体が混合された被処理水の流量状態を検出する流量状態検出手段と、該流量状態検出手段の検出結果に基づいて前記各分岐流路内を流れる前記気体が混合された被処理水の流量を調整し、前記気体が混合された被処理水を前記反応槽内に略均等に供給するための流量調整手段とを備えていることを特徴とする水処理設備。
【請求項２】
請求項１に記載の水処理設備において、
前記流量状態検出手段は、前記分岐流路の各々に設けられ、それぞれの分岐流路の流量を測定する流量計であることを特徴とする水処理設備。
【請求項３】
請求項１に記載の水処理設備において、
前記流量状態検出手段は、前記複数の分岐流路のうち、二つの流路内における流体の動圧の差を検出することができる差圧計であることを特徴とする水処理設備。
【請求項４】
請求項１に記載の水処理設備において、
前記流量調整手段は、前記流量状態検出手段の検出結果に基づいて前記各分岐流路内を流れる前記気体が混合された被処理水の流量を調整する開度調整可能なノズルであることを特徴とする水処理設備。
【請求項５】
請求項１に記載の水処理設備において、
前記流量調整手段は、前記流量状態検出手段の検出結果に基づいて前記各分岐流路内を流れる前記気体が混合された被処理水の流量を調整する流量調節弁であることを特徴とする水処理設備。
【請求項６】
被処理水を気体で化学処理する反応槽と、該反応槽に被処理水を供給する被処理水供給流路と、前記反応槽に設けられ、該反応槽から処理水を配水する処理水配水流路と、気体が混合された被処理水を前記反応槽に供給する気体生成装置とを備えた水処理設備において、
前記気体生成装置は、前記反応槽から被処理水の一部を抽水する抽水流路と、該抽水流路の途中に設けられ、気体供給装置から供給された気体を前記抽水流路内を流れる被処理水と混合する気液混合装置と、該気液混合装置より後流側の前記抽水流路の途中に設けられたポンプと、該ポンプより後流側で前記抽水流路が複数に分岐された分岐流路と、該分岐流路の各々に設置され、該各分岐流路内の前記気体が混合された被処理水の流量を測定する流量計と、各分岐流路に設置され、該各流量計の測定結果に基づき、それぞれの前記分岐流路内を流れる前記気体が混合された被処理水の流量を調整する開度調整可能なノズルとを備えていることを特徴とする水処理設備。
【請求項７】
被処理水を気体で化学処理する反応槽と、該反応槽に被処理水を供給する被処理水供給流路と、前記反応槽に設けられ、該反応槽から処理水を配水する処理水配水流路と、気体が混合された被処理水を前記反応槽に供給する気体生成装置とを備えた水処理設備において、
前記気体生成装置は、前記反応槽から被処理水の一部を抽水する抽水流路と、該抽水流路の途中に設けられ、気体供給装置から供給された気体を前記抽水流路内を流れる被処理水と混合する気液混合装置と、該気液混合装置より後流側の前記抽水流路の途中に設けられたポンプと、該ポンプより後流側で前記抽水流路が複数に分岐された分岐流路と、該分岐流路の各々に設置され、該各分岐流路内の前記気体が混合された被処理水の動圧を測定する差圧計測用タップと、該差圧計測用タップで計測された動圧に基づいて二つの前記分岐流路の動圧差を計測する差圧計と、各分岐流路に設置され、該差圧計の計測結果に基づき、それぞれの前記分岐流路内を流れる前記気体が混合された被処理水の流量を調整する開度調整可能なノズルとを備えていることを特徴とする水処理設備。
【請求項８】
被処理水を気体で化学処理する反応槽と、該反応槽に被処理水を供給する被処理水供給流路と、前記反応槽に設けられ、該反応槽から処理水を配水する処理水配水流路と、気体が混合された被処理水を前記反応槽に供給する気体生成装置とを備えた水処理設備において、
前記反応槽が円筒状に形成されると共に、前記気体生成装置は、前記反応槽から被処理水の一部を抽水する抽水流路と、該抽水流路の途中に設けられ、気体供給装置から供給された気体を前記抽水流路内を流れる被処理水と混合する気液混合装置と、該気液混合装置より後流側の前記抽水流路の途中に設けられたポンプと、該ポンプより後流側で前記円筒状の反応槽を囲うように複数に分岐された分岐流路と、該分岐流路の各々に設置され、該各分岐流路内の前記気体が混合された被処理水の動圧を測定する差圧計測用タップと、該差圧計測用タップで計測された動圧に基づいて二つの前記分岐流路の動圧差を計測する差圧計と、各分岐流路に設置され、該差圧計の計測結果に基づき、それぞれの前記分岐流路内を流れる前記気体が混合された被処理水の流量を調整する開度調整可能なノズルとを備えていることを特徴とする水処理設備。
【請求項９】
請求項８に記載の水処理設備において、
前記円筒状の反応層の内部に、該反応層と同心状に円筒状の仕切板が設けられていることを特徴とする水処理設備。
【請求項１０】
請求項３，７、又は８のいずれかに記載の水処理設備において、
前記差圧計と前記複数の分岐流路との間に、該差圧計と各分岐流路との流路を切り替える流路切替機構を備えていることを特徴とする水処理設備。
【請求項１１】
被処理水を気体で化学処理する反応槽と、該反応槽に被処理水を供給する被処理水供給流路と、前記反応槽に設けられ、該反応槽から処理水を配水する処理水配水流路と、気体が混合された被処理水を前記反応槽に供給する気体生成装置とを備えた水処理設備において、
前記気体生成装置は、前記反応槽から被処理水の一部を抽水する抽水流路と、該抽水流路の途中に設けられ、気体供給装置から供給された気体を前記抽水流路内を流れる被処理水と混合する気液混合装置と、該気液混合装置より後流側の前記抽水流路の途中に設けられたポンプと、該ポンプより後流側で前記抽水流路が複数に分岐された分岐流路と、該分岐流路の各々に設置され、該各分岐流路内の前記気体が混合された被処理水の動圧を測定する差圧計測用タップと、該差圧計測用タップで計測された動圧に基づいて二つの前記分岐流路の動圧差を計測する差圧計と、各分岐流路に設置され、該差圧計の計測結果に基づき、それぞれの前記分岐流路内を流れる前記気体が混合された被処理水の流量を調整する流量調整弁と、該流量調整弁より後流側の各分岐流路に設置された開度固定型のノズルとを備えていることを特徴とする水処理設備。
【請求項１２】
被処理水を気体で化学処理する反応槽と、該反応槽に被処理水を供給する被処理水供給流路と、前記反応槽に設けられ、該反応槽から処理水を配水する処理水配水流路と、気体が混合された被処理水を前記反応槽に供給する気体生成装置とを備えた水処理設備において、
前記気体生成装置は、前記被処理水供給流路と、該被処理水供給流路の途中に設けられ、気体供給装置から供給された気体を前記被処理水供給流路内を流れる被処理水と混合する気液混合装置と、該気液混合装置より後流側の前記被処理水供給流路の途中に設けられたポンプと、該ポンプより後流側で前記被処理水供給流路が複数に分岐された分岐流路と、該分岐流路の各々に設置され、該各分岐流路内の前記気体が混合された被処理水の流量を測定する流量計と、各分岐流路に設置され、該各流量計の測定結果に基づき、それぞれの前記分岐流路内を流れる前記気体が混合された被処理水の流量を調整する開度調整可能なノズルと、該ノズルの後流側に接続され、該ノズルで流量が調整された前記気体が混合された被処理水を前記反応槽内に供給する注水流路とを備えていることを特徴とする水処理設備。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれかに記載の水処理設備において、
前記反応槽は、該反応槽を分割する一つの若しくは上下に交互に設置された複数の仕切板と、該仕切板のうち前記被処理水供給流路に最も近い所に位置するものと、前記仕切板に対向する反応槽壁面のそれぞれに対して交わるように配置されたバッフル板とを備え、前記仕切板と前記反応槽壁面及び前記バッフル板によって囲まれた空間内のそれぞれに、前記被処理水供給流路及び前記注水流路が接続されていることを特徴とする水処理設備。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれかに記載の水処理設備において、
前記反応槽は、該反応槽内を複数に分割する仕切板を備え、かつ前記各注水流路の注水口近傍に設けられた光源と、前記各注水流路の注水口が対向する位置の前記仕切板に設置され、前記光源から照射されて前記反応槽内の前記気体が混合された被処理水を透過した光を反射する反射板と、該反射板によって反射された光を検出する光検出装置とを備えたことを特徴とする水処理設備。
【請求項１５】
被処理水を気体で化学処理する反応槽内に、気体が混合された被処理水を供給する気体生成装置は、
前記気体と被処理水を混合する気液混合装置と、該気液混合装置で気体と混合された被処理水を前記反応槽に導く複数の分岐流路と、該分岐流路内のそれぞれを流れる前記気体が混合された被処理水の流量状態を検出する流量状態検出手段と、該流量状態検出手段の検出結果に基づいて前記各分岐流路内を流れる前記気体が混合された被処理水の流量を調整し、前記気体が混合された被処理水を前記反応槽内に略均等に供給するための流量調整手段とを備えていることを特徴とする気体生成装置。
【請求項１６】
請求項１５記載の気体生成装置において、
前記流量状態検出手段は、前記分岐流路の各々に設けられ、それぞれの分岐流路の流量を測定する流量計であることを特徴とする気体生成装置。
【請求項１７】
請求項１５に記載の気体水生成装置において、
前記流量状態検出手段は、前記複数の分岐流路のうち、二つの流路内における流体の動圧の差を検出することができる差圧計であることを特徴とする気体生成装置。
【請求項１８】
請求項１５に記載の気体生成装置において、
前記流量調整手段は、前記流量状態検出手段の検出結果に基づいて前記各分岐流路内を流れる前記気体が混合された被処理水の流量を調整する開度調整可能なノズルであることを特徴とする気体生成装置。
【請求項１９】
請求項１５記載の気体生成装置において、
前記流量調整手段は、前記流量状態検出手段の検出結果に基づいて前記各分岐流路内を流れる前記気体が混合された被処理水の流量を調整する流量調節弁であることを特徴とする気体生成装置。
【請求項２０】
被処理水を気体で化学処理する反応槽内に、気体が混合された被処理水を供給する気体生成装置は、
前記反応槽から被処理水の一部を抽水する抽水流路と、該抽水流路の途中に設けられ、気体供給装置から供給された気体を前記抽水流路内を流れる被処理水と混合する気液混合装置と、該気液混合装置より後流側の前記抽水流路の途中に設けられたポンプと、該ポンプより後流側で前記抽水流路が複数に分岐された分岐流路と、該分岐流路の各々に設置され、該各分岐流路内の前記気体が混合された被処理水の流量を測定する流量計と、各分岐流路に設置され、該各流量計の測定結果に基づき、それぞれの前記分岐流路内を流れる前記気体が混合された被処理水の流量を調整する開度調整可能なノズルと、該ノズルの後流側に接続され、該ノズルで流量が調整された前記気体が混合された被処理水を前記反応槽内に供給する注水流路とを備えていることを特徴とする気体生成装置。
【請求項２１】
被処理水を気体で化学処理する反応槽内に、気体が混合された被処理水を供給する気体生成装置は、
前記反応槽から被処理水の一部を抽水する抽水流路と、該抽水流路の途中に設けられ、気体供給装置から供給された気体を前記抽水流路内を流れる被処理水と混合する気液混合装置と、該気液混合装置より後流側の前記抽水流路の途中に設けられたポンプと、該ポンプより後流側で前記抽水流路が複数に分岐された分岐流路と、該分岐流路の各々に設置され、該各分岐流路内の前記気体が混合された被処理水の動圧を測定する差圧計測用タップと、該差圧計測用タップで計測された動圧に基づいて二つの前記分岐流路の動圧差を計測する差圧計と、各分岐流路に設置され、該差圧計の計測結果に基づき、それぞれの前記分岐流路内を流れる前記気体が混合された被処理水の流量を調整する開度調整可能なノズルと、該ノズルの後流側に接続され、該ノズルで流量が調整された前記気体が混合された被処理水を前記反応槽内に供給する注水流路とを備えていることを特徴とする気体生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水処理設備及び気体生成装置に係り、特に、気体による化学反応を用いて水処理を行う場合に好適な水処理設備及び気体生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の水処理を行う技術としては、被処理水に対して気体による化学反応を用いるものが知られている。気体による化学反応を用いて水処理を行う場合、気体と被処理水とを含む二相流（以後、気液二相流とする）を均一に反応槽内に注入することで化学反応の反応効率を向上させることができる。気液二相流を均一に反応槽内に注入する手段として、複数のノズルを用いるものがある。複数のノズルを用いて、気液二相流を反応槽内に注入する手段を備えた例としては、例えば特許文献１（特開平１０−２２５６９６号公報）や特許文献２（特開２００４−２６７９４０号公報）がある。
【０００３】
特許文献１には、気体としてオゾンガスを用いた水処理装置が記載されており、オゾン発生手段で発生したオゾンガスをエゼクタで被処理水に混合させ、オゾンガスが混合された被処理水を高圧ポンプで圧送し、導入管が途中に設けられているオリフィスを通過させ、オリフィスを通過させる際に、オゾンガスが混合された被処理水は減圧されて、微細なオゾン気泡を生成し、この生成された微細なオゾン気泡が混入された被処理水が反応槽に注入され全体の水処理に用いられることが記載されている。特許文献１では、気液二相流を反応槽内に注入する手段として、導入管の途中に配置されている高圧ポンプの下流を複数配管に分岐し、各配管に設けられたノズルからオゾン反応槽に注入する手段を備えている。
【０００４】
特許文献２には、特許文献１と同様オゾンガスをエゼクタで被処理水に混合させ、このオゾンガスを用いて水処理を行う装置であって、反応槽がタンク状に形成されたものが記載されている。特許文献２では気液二相流を反応槽に注入する手段として、反応槽内における円周上ヘッダーに設けられた複数のノズルから旋回流を形成して反応槽内にオゾン気泡を注入する手段を備えている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２２５６９６号公報
【特許文献２】特開２００４−２６７９４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１及び２のいずれの場合においても、ノズルの使用中に詰まり等の原因により、一定量の被処理水が各ノズルから流れることができなくなり、反応槽中の気泡の濃度が、各ノズル近傍を始めとして不均一になってしまうおそれがある。反応槽中における気泡の濃度が不均一になった場合に、被処理水をもれなく処理するためにはより多くの気体を反応槽中に注入しなければならず、気体が増加する分経済性が低下する。
【０００７】
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、複数のノズルを使用して気体が混合された被処理水を反応槽中に注入するものであっても、反応槽中に気体が混合された被処理水を均一に注入することができ、気体の使用量が増加することがなく、経済性を向上させることができる水処理設備及び気体生成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の水処理設備は、前記目的を達成するために、被処理水を気体で化学処理する反応槽に、気体が混合された被処理水を供給する気体生成装置が、前記気体と被処理水を混合する気液混合装置と、該気液混合装置で気体と混合された被処理水を前記反応槽に導く複数の分岐流路と、該分岐流路内のそれぞれを流れる前記気体が混合された被処理水の流量状態を検出する流量状態検出手段と、該流量状態検出手段の検出結果に基づいて前記各分岐流路内を流れる前記気体が混合された被処理水の流量を調整し、前記気体が混合された被処理水を前記反応槽内に略均等に供給するための流量調整手段とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の気体生成装置は、上記目的を達成するために、気体と被処理水を混合する気液混合装置と、該気液混合装置で気体と混合された被処理水を反応槽に導く複数の分岐流路と、該分岐流路内のそれぞれを流れる前記気体が混合された被処理水の流量状態を検出する流量状態検出手段と、該流量状態検出手段の検出結果に基づいて前記各分岐流路内を流れる前記気体が混合された被処理水の流量を調整し、前記気体が混合された被処理水を前記反応槽内に略均等に供給するための流量調整手段とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、反応槽中に気体が混合された被処理水を均一に注入することができ、特別な設備が不要となり経済性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
複数のノズルを使用して気体が混合された被処理水を反応槽中に注入するものであっても、反応槽中に気体が混合された被処理水を均一に注入することができ、特別な設備が不要となり経済性を向上させるという目的を、簡単な構成で実現した。
【実施例１】
【００１２】
本発明の第１の実施例を図１（ａ）及び（ｂ）を用いて説明する。図１（ａ）は、本実施例の水処理設備を適用した反応槽の横方向断面図、図１（ｂ）は縦方向断面図である。
【００１３】
本実施例における水処理設備は、被処理水を気体で化学処理する反応槽１と、該反応槽１に被処理水を供給する被処理水供給流路１１と、反応槽１に設けられ、該反応槽１から処理水を配水する処理水配水流路１２と、気体が混合された被処理水を反応槽１に供給する気体生成装置（図１（ａ）において点線で囲まれる部分）２とから概略構成されている。
【００１４】
反応槽１には、気体生成装置２に隣接した側壁面の上部に被処理水供給路１１が設置され、反応槽１の上面には気体を排気する排気流路１４が設けられ、排気流路１４の途中には排気処理装置４が設置されている。反応槽１において気体生成装置２に隣接した側壁面と対向する壁面には、化学処理された処理水を配水するための処理水配水流路１２が設けられている。また反応槽１内は、上下に交互に設置された複数の仕切板１３ａ，１３ｂ，１３ｃによって、複数の槽に分割されている。
【００１５】
上記の気体生成装置２は、反応槽１から被処理水の一部を抽水する抽水流路９と、該抽水流路９の途中に設けられ、気体供給装置３から供給された気体を抽水流路９内を流れる被処理水と混合する気液混合装置８と、該気液混合装置８より後流側の抽水流路９の途中に設けられたポンプ７と、ポンプ７より後流側で抽水流路９から三方向に分岐された分岐流路と、この分岐流路の各々に設置され、各分岐流路内の気体が混合された被処理水の流量を測定する流量計２９ａ，２９ｂ，２９ｃと、該流量計２９ａ，２９ｂ，２９ｃより後流側の各分岐流路に設置され、該各流量計の測定結果に基づき、それぞれの前記分岐流路内を流れる前記気体が混合された被処理水の流量を調整する開度調整可能なノズル５ａ，５ｂ，５ｃと、該ノズル５ａ，５ｂ，５ｃの後流側に接続され、該ノズル５ａ，５ｂ，５ｃで流量が調整された気体が混合された被処理水を反応槽１内に供給する分岐流路の下流側部分である注水流路１０ａ，１０ｂ，１０ｃとから概略構成されている。
【００１６】
反応槽１内から被処理水の一部を抽水する抽水流路９は、流量調整弁１０１を介して気液混合装置８と接続されており、気液混合装置８は、流量調節弁１０２を介して気体供給装置３が接続されている。ポンプ７の後流側の流路には、流路内の圧力を測定する圧力計１６が取り付けられている。
【００１７】
上記のノズル５ａ，５ｂ，５ｃはそれぞれ開度調整を可能な構造にしている。例えば、ノズル５ａ，５ｂ，５ｃ内に回転可能なシャッター板を設置し、このシャッター板の駆動軸の回転角度を調整することにより、ノズル５ａ，５ｂ，５ｃの開度調整が可能となる。シャッター板の中心に位置する駆動軸の回転角を制御して、シャッター板の回転角を変更し、気液二相流が通過する孔数を変更させることによって行うことができる。また、シャッター板の駆動軸の回転角度を調整は、各流量計からの入力信号に基づいて自動で調整しても良いし、或いは流量計の測定結果を基に手動で行っても良い。
【００１８】
次に、被処理水が反応槽１内に供給されてから処理水として配水されるまでの流れについて説明する。被処理水供給路１１から反応槽１内に供給された被処理水は、仕切板１３ａの存在によって下向きに流れる。下向きに流れた被処理水の一部は、抽水流路９内へ抽水される。抽水された被処理水は、液量調節弁１０１を通過し気液混合装置８に送られる。気液混合装置８には、被処理水の他に気体供給装置３から流量調節弁１０２を介して気体が送られる。送られた被処理水及び気体は、気液混合装置８内で混合され気液二相流が生成される。気液混合装置８における混合の方式としては、エゼクタ形式、散気管方式、直接混合といった方式の採用が可能である。
【００１９】
気液混合装置８内で生成された気液二相流は、ポンプ７で昇圧され押し出される。ポンプ７で昇圧されることにより、気液二相流中における気体の溶解量を増加させることができ、反応効率を向上させることができる。また気液二相流は、ポンプ７内部に存するインペラーによって破砕・撹拌され、気体の分散が促進される。
【００２０】
ポンプ７から押し出された気液二相流は、三つの分岐流路へと分けられ、開度調整可能な構造としたノズル５ａ，５ｂ，５ｃを通過し、分岐流路の下流側部分である注水流路１０ａ，１０ｂ，１０ｃを通じて反応槽１内へ分散して注水される。三つの分岐流路内には、それぞれ流量計２９ａ，２９ｂ，２９ｃが設置されており、各分岐流路を通過する気液二相流の流量を測定することができる。この流量計２９ａ，２９ｂ，２９ｃからの入力信号や測定値を基にして、ノズル５ａ，５ｂ，５ｃの開度を調整することで、反応槽１内に注入される気体を均一に分散させることができる。
【００２１】
反応槽１内へ注水された被処理水は、上下に交互に設置された複数の仕切板１３ａ，１３ｂ，１３ｃによって、上下に流れながら分割された隣の槽へと移動して行き、最終的に処理水として処理水配水流路１２から配水される。複数の仕切板１３ａ，１３ｂ，１３ｃを上下に交互に設置することにより、配水されるまでに必要な反応時間を確保しやすくなる。さらに、反応槽１が分割されることによって、反応槽１全体への拡散が妨げられ、気液二相流が注水された直後の流れにおける気泡濃度が高くなるため、反応性を高めることができる。
【００２２】
本実施例は、以下のような異常が生じた場合に特にその効果を発揮する。ノズル５ａ，５ｂ，５ｃのうち、一つ又は複数のものについて、例えば懸濁物等によって詰まりが生じ、流れに異常が生じた場合、あるいは、何らかの原因によってノズルの開度が変化し、流れに異常が生じた場合、詰まりや開度の変化が生じたノズルで圧力損失が変化をし、反応槽１中に注入される気液二相流の流量は流路間で違いを生じ、反応槽１中に分散させる気泡濃度が不均一になる可能性がある。
【００２３】
本実施例では、各流路に流量計２９ａ，２９ｂ，２９ｃを設置しているので、各流路の流量の検出から各流路における異常を判定することができ、異常が判定された場合には、異常の状態に応じて適宜、ノズル５ａ，５ｂ，５ｃの開度を適切に調整することで、各流路における流量を等しくし、分岐流路の下流側部分である注水流路１０ａ，１０ｂ，１０ｃを介して再度反応槽１中に分散させる気泡濃度を均一にすることができる。
【００２４】
流量計２９ａ，２９ｂ，２９ｃによる各流路の流れに生ずる異常の判定の仕方としては、任意の閾値を設定し、各流量計２９ａ，２９ｂ，２９ｃで検出される流量が閾値より多く、あるいは少なくなったか否かによって判定することができる。この閾値の決定方法の一つとして、気体の注入率を利用する方法を用いることができる。例えば、被処理水の水質によって、必要な気体注入率を決定し、それからノズルの開度が変化する場合等を考慮して、予め基準となる気体注入率に一定の割合（仮にＡ％とする）のマージンを与えたものを実際の気体注入率とした場合、流量計によって検出した流量が元々と比較して１００００／（１００＋Ａ）（％）よりも少なくなっていれば、必要な量の気体を供給できていないことになる。
【００２５】
尚、ノズル５ａ〜５ｃは上記のように開度調整可能な構造に限らず、流路内へ出入りする流れに対して垂直方向の断面積を調整することができる凸部を設ける等によって、調整可能な流れ抵抗機構としても良い。
【００２６】
また、反応槽１の上面に排気流路１４を設け、その途中に排気処理装置４を設置することにより、水処理用に有毒な気体を使用した場合、直接外部に排出するのを防止することができる。
【００２７】
更に、各流量計から計測した値に異常が生じた場合、音や光を始めとし、作業者に知覚させる手段を設けても良い。こうした手段は、特に手動でノズルの開度調整を行う場合において有用となる。
【実施例２】
【００２８】
本発明の第２の実施例を図２（ａ），（ｂ）及び図３を用いて説明する。図２（ａ）は、本実施例の水処理設備を適用した反応槽の横方向断面図、図２（ｂ）は縦方向断面図である。
【００２９】
本実施例では、第１の実施例における流量計の代わりに、差圧計を設けた例である。概略構成は第１の実施例と同様なので、ここでの詳細な説明は省略する。
【００３０】
本実施例では、差圧計測用タップ４１ａ，４１ｂを各分岐流路４０ａ，４０ｂに設置し、それぞれの差圧計測用タップ４１ａ，４１ｂを差圧計１７ｂに接続している。図３に示すように、差圧計側用タップ４１ａ，４１ｂは分岐流路４０ａ，４０ｂに設置され、差圧計測用タップ４１ａの一端４２ａは分岐流路４０ａ内の流れに、差圧計測用タップ４１ｂの一端４２ｂは分岐流路４０ｂ内の流れに、それぞれ正対して配置されている。
【００３１】
次に、その作用について説明する。分岐流路４０ａ及び４０ｂ内を流れる気液二相流の動圧は、差圧計側用タップ４１ａ及び４１ｂの一端４２ａ及び４２ｂに加わり、分岐流路４０ａ，４０ｂ間における気液二相流の動圧の差が、差圧計１７ｂによって計測される。動圧の差は、分岐流路４０ａ，４０ｂ間における流体の速度差から生じるため、ここでは、分岐流路４０ａ及び４０ｂ間における差圧検出についてのみ説明したが、分岐流路４０ｂ，４０ｃ間においても差圧計１７ａを用いて同様に検出することができる。
【００３２】
このように構成することで、差圧計１７ａ，１７ｂで検出される動圧の差がなくなるように、開度調整可能な構造としてあるノズル５ａ，５ｂ，５ｃの開度を調節することができ、各流路から反応槽１に抽入される気液二相流の流量が等しくなり、反応槽中に均一に気泡を分散させることができる。
【００３３】
図３では、差圧計側用タップ４１ａ，４１ｂ及び差圧計１７ａ，１７ｂをノズル５ａ，５ｂの上流側に設けているが、ノズル５ａ，５ｂの下流側部分である注水流路１０ａ，１０ｂ，１０ｃに設けた場合であっても、各流路に差圧が生じるのは同じなので異常を判定することはでき、同様の効果を得ることができる。
【００３４】
また、本実施例によれば、分岐流路の全てに差圧計を設置する必要がなく、経済性の向上、あるいは、設置作業の容易化が達成できる。
【実施例３】
【００３５】
本発明の第３の実施例を図４（ａ），（ｂ）を用いて説明する。図４は差圧計測用タップ切替機構を示し、図４（ａ）はその模式図、図４（ｂ）は分岐流路に図４（ａ）に示す差圧計測用タップ切替機構を適用した例を示す図である。
【００３６】
本実施例では、第２の実施例における差圧計測用タップに直接差圧計を接続する代わりに、各流路とそれぞれ連結した４５ａ，４６ａ，４７ａと差圧計１７との間に、４５ｂ，４６ｂ，４７ｂと差圧計１７との間にそれぞれ差圧計測用タップ切替機構３１ａ，３１ｂを設置し、複数存在していた差圧計を１台のみとした例である。その概略構成は第１及び第２の実施例と同様なので、ここでの詳細な説明は省略する。
【００３７】
本実施例では、差圧計側用タップ切替機構３１ａ及び３１ｂを切替ることによって、１台の差圧計１７のみによって分岐流路間の流体の動圧の差を計測することができる。例えば、差圧計測用タップ切替機構３１ａ及び３１ｂを切替て、差圧計測用タップ４５ａと４６ｂからの流れが差圧計１７に到達するようにした場合、図４（ａ）におけるＡ系とＢ系の間の動圧の差を検出することができ、同様に差圧計測用タップ切替機構３１ａ及び３１ｂを切替て、差圧計測用タップ４６ａと４７ｂからの流れが差圧計１７に到達するようにした場合、あるいは差圧計測用タップ４７ａと４５ｂからの流れが差圧計１７に到達するようにした場合には、それぞれＢ系とＣ系の間の動圧の差、あるいはＣ系とＡ系の間の動圧の差を検出することができる。
【００３８】
このような本実施例の構成とすることにより、一台の差圧計１７のみによって、全ての流路間における動圧の差を検出することができるので、更に経済性を向上させることができる。
【実施例４】
【００３９】
本発明の第４の実施例を図５（ａ），（ｂ）を用いて説明する。図５（ａ）は、本実施例の水処理設備の反応槽の横方向断面図（図５（ｂ）のＡ−Ａ′に沿う断面図）、図５（ｂ）は縦方向の断面図（図５（ａ）のＢ−Ｂ′に沿う断面図）である。
【００４０】
本実施例は、第２の実施例における反応槽１のうち仕切板１３ａによって分割された槽において、仕切板１３ａに対して垂直下方に延びる２枚のバッフル板２６ａ，２６ｂを設け、このバッフル板２６ａ，２６ｂで仕切られた各槽に、被処理水供給路２８ａ，２８ｂ，２８ｃ及び分岐流路の下流側部分である注水流路１０を設置しているものである。
【００４１】
被処理水供給路２８ａ，２８ｂ，２８ｃには液量調節弁１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃが設けられ、被処理水の供給流量を調整可能としてある。またバッフル板２６ａ，２６ｂの下端２７は、分岐流路の下流側部分である注水流路１０よりも下方となるようにする。上記以外の部分の概略構成は、第２に記載の実施例におけるものと同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００４２】
本実施例では、被処理水は被処理水供給路２８ａ，２８ｂ，２８ｃを通じて、バッフル板２６ａ，２６ｂで分割された反応槽１へと供給される。バッフル板２６ａ，２６ｂで分割されていることにより、２次流れ等の迂回流れが抑制され、被処理水に気体を充分に接触させることができる。さらにバッフル板の下端２７を分岐流路の下流側部分である注水流路１０より下方とすることで、注水直後の局所的な濃度を上げることができ、反応効率を向上させることが可能となる。
【００４３】
また、液量調節弁１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃを設けることにより、被処理水の供給流量を調整可能としている。流路間で速度差が検出された場合には、仕切板１３ａ及びバッフル板２６ａ，２６ｂによって分割された反応槽内に供給する被処理水を調整することで、過不足なく適切な量の被処理水を供給することが可能となる。尚、液量調節弁１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃの設置については、バッフル板２６ａ，２６ｂを設けない反応槽１に対しても適用可能である。
【００４４】
尚、気体生成装置２の構成は、第１の実施例で説明した構成と同様なものであっても、本実施例は適用可能である。
【実施例５】
【００４５】
本発明の第５の実施例を図６（ａ），（ｂ）、及び図７（ａ），（ｂ）を用いて説明する。図６（ａ）は、本実施例の水処理設備を適用した回分式反応槽の横方向断面図、図６（ｂ）は縦方向断面図であり、図７（ａ）は、本実施例の水処理設備を適用し、反応槽を二重円筒状にした回分式反応槽の横方向断面図、図７（ｂ）は縦方向断面図である。
【００４６】
図６（ａ）は、図２（ａ），（ｂ）に記載の水処理設備における反応槽１を円筒状とし、円筒状の反応槽１を囲う様に、分岐流路４０ａ，４０ｂ，４０ｃを配置し、さらに円周上で均等な配置となる様、各分岐流路４０ａ，４０，４０ｃに開度調整可能な構造を有するノズル５ａ，５ｂ，５ｃを設置し、その先には分岐流路の下流側部分である注水流路１０ａ，１０ｂ，１０ｃを配置している。
【００４７】
図７（ａ），（ｂ）では、図６（ａ），（ｂ）においてさらに反応槽１の内部に、反応槽１と中心を同じくした円筒状の仕切板２０を設けられている。その他の部分については、第２の実施例で説明したものと概略構成を同様とするものであり、詳細な説明は省略する。
【００４８】
本実施例では、被処理水供給流路１１から反応槽１に供給された被処理水は、円筒状の反応槽１を囲うように配置された抽水流路９を通じて抽水される。抽水された被処理水は、液量調節弁１０１を通過し、気液混合装置８に送られる。気液混合装置８には、被処理水の他に、気体供給装置３から流量調節弁１０２を介して気体も送られる。送られた被処理水及び気体は、気液混合装置８内で混合され気液二相流が生成される。気液混合装置８における混合の方式として、エゼクタ形式、散気管方式、直接混合といった方式の採用が可能である。気液混合装置８を設置することで、気体を被処理水に分散させた後に反応槽１に注水することができ、気体を直接反応槽１内に噴出した場合等と比較して気体の分散効率が向上する。
【００４９】
気液混合装置８内で生成された気液二相流は、ポンプ７で昇圧され、押し出される。ポンプ７で昇圧されることにより、気液二相流中における気体の溶解量を増加させることができ、反応効率を向上させることができる。また気液二相流は、ポンプ７内部に存するインペラーによって破砕・撹拌され、気体の分散が促進する。
【００５０】
ポンプ７から押し出された気液二相流は、円筒状の反応槽１に合わせて配置された三つの分岐流路４０ａ，４０ｂ，４０ｃへと分けられ、開度調整可能な構造としたノズル５ａ，５ｂ，５ｃを通過し、分岐流路の下流側部分である注水流路１０ａ，１０ｂ，１０ｃを通じて反応槽１内へと注水される。
【００５１】
分岐流路４０ａ，４０ｂ内を流れる気液二相流の動圧は、差圧計側用タップの一端に加わり、分岐流路４０ａ，４０ｂ間における気液二相流の動圧の差が、差圧計１７ｂによって計測される。ここでは、分岐流路４０ａ，４０ｂ間における差圧検出についてのみ説明したが、分岐流路４０ｂ，４０ｃ間においても差圧計１７ａを用いて同様に検出することができる。検出される動圧の差がなくなるように、開度調整可能な構造としてあるノズル５、５ｂ，５ｃの開度を調節することで、各流路から反応槽１に抽入される気液二相流の流量が等しくなり、反応槽中に均一に気泡を分散させることができる。また、分岐流路４０ａ，４０ｂ，４０ｃ間の動圧の差は、実施例１に示したように各分岐流路４０ａ，４０ｂ，４０ｃに流量計を用いたり、あるいは差圧計計測タップ切替機構を設置して一台の差圧計のみによって検出することもできる。検出した気液二相流の流量の差を基に、各流路内を流れる流量が等しくなるようにノズル５ａ，５ｂ，５ｃの開度を調整することで、反応槽１内において均一に気体を分散させることができる。
【００５２】
本実施例では対称性が良い反応槽１に円周上で均等な配置となる様、被処理水を注水することにより、反応槽１内における気体の分散、均一化を促進することができ、また気体利用効率を向上させることができる。さらに、気体の分散、均一化を促進することにより、水質の安定性が向上し、水処理設備の信頼性を向上させることができる。
【００５３】
また、本実施例では、被処理水供給流路１１は一箇所のみとしたが、分岐流路の一部分である分岐流路の下流側部分である注水流路と対応する様、円周上で均等な配置となるように複数箇所設置しても良い。これにより、一層気体の分散，均一化を促進させることができる。
【００５４】
また、図７（ａ），（ｂ）では、反応槽１の内部に、反応槽１と中心を同じくした円筒状の仕切板２０を設けたことにより、配水されるまでに必要な反応時間を確保しやすくなる。さらに、反応槽１が円筒状の仕切板２０で分割されることによって、反応槽１全体への拡散が妨げられ、気液二相流が注水された直後の流れにおける気泡濃度が高くなるため、反応性を高めることができる。
【００５５】
尚、気体生成装置２の構成は、各分岐流路４０ａ，４０ｂ，４０ｃに流量計を設置することにより、第１の実施例で説明した構成と同様なものが適用可能である。
【実施例６】
【００５６】
本発明の第６の実施例を図８（ａ），（ｂ）を用いて説明する。図８（ａ）は、本実施例の水処理設備を適用した回分式反応槽の横方向断面図、図８（ｂ）は縦方向断面図である。
【００５７】
本実施例は、第２の実施例における開度調整を可能な構造を有するノズルの代わりに、開度固定型のノズルを設け、さらに各分岐流路におけるノズルの前に液量調節弁１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃを設けた例である。上記以外の部分の概略構成は第２の実施例におけるものと同様であり、詳細な説明は省略する。
【００５８】
本実施例では、各分岐流路を流れる気液二相流の流量又は流量の差を流量計又は差圧計を用いて測定し、流路間において差が生じている場合には、液量調節弁１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃを調節することで各流路を通過する気液二相流の量を均一にすることができる。これにより、ノズルが開度調整機構や調整可能な流れ抵抗機構を有さずとも、分岐流路の下流側部分である注水流路１０ａ，１０ｂ，１０ｃから反応槽１に注水される気液二相流の液量を均一化することができる。
【００５９】
また、第５の実施例で説明した回文式反応槽に対しても、開度調整を可能な構造を有するノズル５ａ，５ｂ，５ｃの代わりに、開度固定型のノズルを設け、さらに各分岐流路におけるノズルの前に液量調節弁１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃを設けることもできる。
【００６０】
尚、差圧計１７ａ，１７ｂの代わりに、各分岐流路４０ａ，４０ｂ，４０ｃに流量計を設置しても、同様な効果が得られるのは言うまでもない。
【実施例７】
【００６１】
本発明の第７の実施例を図９（ａ），（ｂ）を用いて説明する。図９（ａ）は、本実施例の水処理設備を適用した反応槽の横方向断面図、図９（ｂ）は縦方向断面図である。
【００６２】
本実施例では、第１乃至第６の実施例とは異なり、被処理水供給流路から反応槽へ被処理水を供給し、上述した実施例のように被処理水の一部を抽水し、抽水した被処理水の一部に気体を混合させることなく、被処理水全体を気液混合装置８に送り、この気液混合装置８に気体供給装置３から気体を送り込むようにしている。下水処理設備から送水された被処理水は、全て気液混合装置８に送られ、ここで気体と混合し、気液二相流となり、反応槽１へと注水されることになる。被処理水供給流路と抽水流路及び液量調節弁を備える代わりに、被処理水全体を気液混合装置８に送るようにした以外は第１乃至第６のいずれかの実施例と同じであるため、詳細な説明は省略する。
【００６３】
本実施例では、被処理水供給流路や抽水流路を設けることを必要とせず、簡素化した構造とすることができ、また部品点数を減らすことができ経済性に資する。
【実施例８】
【００６４】
本発明の第８の実施例を図１０（ａ），（ｂ）を用いて説明する。図１０（ａ）は本実施例の水処理設備の反応槽の横方向断面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＡ部の詳細である。
【００６５】
本実施例では、上述した実施例に示した仕切板を有する反応槽１の構成において、反応槽１の気体を含む被処理水の注水口近傍に光源３６ａ，３６ｂ，３６ｃを設け、仕切板１３ａにおいて光源３６ａ，３６ｂ，３６ｃと対向する壁面上に反射板３８ａ，３８ｂ，３８ｃを設け、反射板３８ａ，３８ｂ，３８ｃに対向する壁面に光検出装置３７ａ，３７ｂ，３７ｃを設ける。これにより、光源３６ａ，３６ｂ，３６ｃから照射された光は反応槽１内の被処理水を透過して反射板３８ａ，３８ｂ，３８ｃ到達し、反射した光が光検出装置３７ａ，３７ｂ，３７ｃに入射することになる。
【００６６】
光源３６ａ，３６ｂ，３６ｃから照射された光が光検出装置３７ａ，３７ｂ，３７ｃによって検出される場合は、気泡が光源３６ａ，３６ｂ，３６ｃと反射板３８ａ，３８，３８ｃ及び光検出装置３７ａ，３７ｂ，３７ｃの経路に多く存在していない場合であり、気泡が充満若しくは分散していないことを示すことになる。一方、光検出装置３７ａ，３７ｂ，３７ｃによって検出されない場合は、光源３６ａ，３６ｂ，３６ｃから照射された光が反射板３８ａ，３８ｂ，３８ｃによって反射され、光検出装置３７ａ，３７ｂ，３７ｃに入射するまでの経路に気泡が多く存在する場合であり、気泡が正常に充満若しくは分散していることを示すことになる。
【００６７】
即ち本実施例では、上述した各実施例に加え、気泡の充満若しくは分散の状態を光の透過量を計測することによって検出することで、気体による水処理効果が被処理水全体に及ぶことを確認でき、処理水質の変動の抑制を図ることができる。
【００６８】
尚、光源から照射された光の経路は注水口と同程度の高さ、若しくは流れ方向において、少し先にあたる程度の高さを通るようにすると良い。それによって、より精度良く気泡の充満若しくは分散の状態を計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の水処理設備の第１の実施例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図２】本発明の水処理設備の第２の実施例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図３】第２の実施例に採用されるノズル近傍の拡大断面図である。
【図４】図４は差圧計測用タップ切替機構を示し、（ａ）はその模式図、（ｂ）は分岐流路に図（ａ）に示す差圧計測用タップ切替機構を適用した例を示す図である。
【図５】本発明の水処理設備の第４の実施例を示し、（ａ）は横方向断面図、（ｂ）は縦方向断面図である。
【図６】本発明の水処理設備の第５の実施例を示し、（ａ）は横方向断面図、（ｂ）は縦方向断面図である。
【図７】本発明の水処理設備の第５の実施例の変形例を示し、（ａ）は横方向断面図、（ｂ）は縦方向断面図である。
【図８】本発明の水処理設備の第６の実施例を示し、（ａ）は横方向断面図、（ｂ）は縦方向断面図である。
【図９】本発明の水処理設備の第７の実施例を示し、（ａ）は横方向断面図、（ｂ）は縦方向断面図である。
【図１０】本発明の水処理設備の第８の実施例を示し、（ａ）は横方向断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ部の詳細断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１  反応槽
２  気体生成装置
３  気体供給装置
４  排気処理装置
５ａ，５ｂ，５ｃ  ノズル
７  ポンプ
８  気液混合装置
９  抽水流路
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ  分岐流路の一部分
１１  被処理水供給路
１２  処理水排水流路
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ  仕切板
１４  排気流路
１６  圧力計
１７ａ，１７ｂ，１７ｃ  差圧計
２０  円筒状仕切板
２６ａ，２６ｂ  バッフル板
２７  バッフル板下端
２８ａ，２８ｂ，２８ｃ  被処理水供給流路
２９ａ，２９ｂ，２９ｃ  流量計
３１ａ，３１ｂ  差圧計側用タップ切替機構
３６ａ，３６ｂ，３６ｃ  光源
３７ａ，３７ｂ，３７ｃ  光検出装置
３８ａ，３８ｂ，３８ｃ  反射板
４０ａ，４０ｂ，４０ｃ  分岐流路
４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４５ａ，４５ｂ，４６ａ，４６ｂ，４７ａ，４７ｂ  差圧計側用タップ
１０１，１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ  液量調節弁
１０２  流量調整弁
【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】
2009082777.tif 000009
【図８】
2009082777.tif 000010
【図９】
2009082777.tif 000011
【図１０】
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