(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドレン水を前処理槽に受け入れて貯溜し、前処理槽の水を金属イオンを供給可能な電極を備えた電解槽に所定量ずつ導入して電解処理し、油粒子の負電荷を除去し凝集しやすくしたのち後処理槽で吸着材に吸着させるドレン排水の油水分離方法において、前記電解槽の後段にさらに空気吹き込み槽を設けて油粒子を気泡で凝集すると共に、ドレンの送り込みから油粒子の帯電除去に要する一定時間後に自動的に電極への通電を停止することを特徴とするドレン排水の油水分離方法。
【請求項２】
ドレン水を貯溜する前処理槽と、前処理槽内のドレン水をドレン水位に応じて一定量ずつ下流に給送するドレン送り込み手段と、金属イオンを供給可能な電極を有する電解槽と、油粒子を気泡で凝集する空気吹き込み槽と、油粒子を吸着材で吸着する後処理槽と、ドレン送り込み手段の作動後、給送された油粒子の帯電除去に要する一定時間後に自動的に電極への通電を停止する制御手段を有することを特徴とするドレン排水の油水分離装置。
【請求項３】
ドレン水を前処理槽に受け入れて貯溜し、前処理槽の水を金属イオンを供給可能な電極を備えた電解槽に導入して電解処理し、油粒子の負電荷を除去し凝集しやすくしたのち後処理槽で吸着材に吸着させるドレン排水の油水分離方法において、前記電解槽の後段にさらに空気吹き込み槽を設けて油粒子を気泡で凝集すると共に、前記電極間の電圧をドレンの油粒子の帯電除去に要する程度の電圧に保つことを特徴とするドレン排水の油水分離方法。
【請求項４】
ドレン水を貯溜する前処理槽と、前処理槽内のドレン水をドレン水位に応じて一定量ずつ下流に給送するドレン送り込み手段と、金属イオンを供給可能な電極を有する電解槽と、油粒子を気泡で凝集する空気吹き込み槽と、油粒子を吸着材で吸着する後処理槽と、前記電極間の電圧をドレンの油粒子の帯電除去に要する程度の電圧に保つ制御手段を有することを特徴とするドレン排水の油水分離装置。
【請求項５】
ドレン水を貯溜する前処理槽と、前処理槽内のドレン水をドレン水位に応じて一定量ずつ下流に給送するドレン送り込み手段と、金属イオンを供給可能な電極を有する電解槽と、電解槽の下流に設けられた水質センサと、油粒子を気泡で凝集する空気吹き込み槽と、油粒子を吸着材で吸着する後処理槽と、前記水質センサの示す水質が一定値以上となったときに自動的に電極への通電を停止する制御手段を有することを特徴とするドレン排水の油水分離装置。
【請求項６】
ドレン水を貯溜する前処理槽と、前処理槽内のドレン水をドレン水位に応じて一定量ずつ下流に給送するドレン送り込み手段と、金属イオンを供給可能な電極を有する電解槽と、電解槽の下流に設けられた水質センサと、油粒子を気泡で凝集する空気吹き込み槽と、油粒子を吸着材で吸着する後処理槽と、前記水質センサの示す水質が高くなったときに自動的に電極の電圧を低下させる制御手段を有することを特徴とするドレン排水の油水分離装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯電した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、余分なスラッジを排出することなく油粒子の電荷を除去す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】
コンプレッサーから排出されるドレン水は微細な油粒子を含み、通常は単純な油粒子と帯電した油粒子の両方を有する。単純な油粒子は比較的簡単に安定した粗大な油粒子へと変化し、また貯溜部の表面に浮上するので比重分離・吸着分離等の方法により容易に分離できるが、帯電した油粒子は水中では負電荷により反発し合って微細な粒子のまま集合しにくく、安定な親水性コロイド溶液を形成するので、吸着材等による分離が難しい。例えば高圧コンプレッサやレシプロ型コンプレッサーから排出されるドレンでは、高温高圧下で運転されるためにこのような帯電した油粒子の割合が多い。そこで油粒子の電荷を除去するために、電解法を用いて金属陽イオンにより油粒子の電荷を除去する方法が用いられる。
【０００４】
特開平１１−１１４３０４号明細書記載の発明は、浮上油分離槽、電解槽、吸着槽の順で一連に接続し、吸着槽に加圧空気供給手段を接続した油水分離装置を開示している。水に混合した油分は、電解槽で凝集浮上分離して、吸着槽で空気で攪拌しながら吸着させている。
【０００５】
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。この発明において、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、気泡によってフロックの浮上を助長させ、分離している。
【０００６】
【発明が解決すべき課題】
電解分離手段を用いる従来の油水分離方法では、いずれも電極から過剰の金属イオンを溶出させることにより水酸化アルミニウムＡｌ（ＯＨ）３などのフロックを生じさせ、これを重力分離や吸着分離で回収することにより油を取り除いているが、分離されるＡｌ（ＯＨ）３フロックは産業廃棄物として処理しなければならずコストがかかるし装置の保守の手間も大きい。また金属イオンの使用量が大きいと陽電極が早く消耗し、電極の寿命を縮める。さらに余分な電力を消費することになる。
【０００７】
本発明は帯電油粒子を含むドレン水の処理方法において、産業廃棄物であるフロックの発生を押さえ、かつ維持コストが安く電力の消費を節約できるような、油粒子の電荷除去方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、ドレン水を前処理槽に受け入れて貯溜し、前処理槽の水を金属イオンを供給可能な電極を備えた電解槽に所定量ずつ導入して電解処理し、油粒子の負電荷を除去し凝集しやすくしたのち後処理槽で補集させるドレン排水の油水分離方法において、前記電解槽の後段にさらに空気吹き込み槽を設けて油粒子を気泡で凝集すると共に、ドレンの送り込みから油粒子の帯電除去に要する一定時間後に自動的に電極電流を遮断することを特徴とするドレン排水の油水分離方法により、上記の課題を解決する。
【０００９】
請求項２記載の発明は、ドレン水を貯溜する前処理槽と、前処理槽内のドレン水をドレン水位に応じて一定量ずつ下流に給送するドレン送り込み手段と、金属イオンを供給可能な電極を有する電解槽と、油粒子を気泡で凝集する空気吹き込み槽と、油粒子を吸着材で吸着するする後処理槽と、ドレン送り込み手段の作動後、給送された油粒子の帯電除去に要する一定時間後に自動的に電極への通電を停止する制御手段を有することを特徴とするドレン排水の油水分離装置により、上記の課題を解決する。
【００１０】
本発明の帯電除去装置はコンプレッサからドレントラップを介して排出されるドレン水を、いったん受け入れて貯溜する前処理槽を有する。前処理槽はドレン水に含まれる圧縮空気を大気中に放出し、後段に送られるドレン水の圧力を調整する。また、はじめから粗大な油粒子として含まれる油分を吸着又は重力分離により処理する機能を有することが好ましい。
【００１１】
前処理槽の下部に貯溜されたドレン水は水位に応じて動作するドレン送り込み手段により電解槽内に送り込まれる。ドレン送り込み手段は水位の上昇を検知するレベルスイッチ等を有し、圧縮空気供給手段に接続されており、ドレンが一定水位に達する毎に所定量のドレン水を電解槽のドレン入口に送り込む。電解槽中の構造は、ドレン送り込み手段から送り込まれたドレン水がすぐに出口から流出することがないように、一定の回り込みを有するような迂回式の流路とすることが好ましい。電解槽は陽極及び陰極を有し、陽極にはアルミニウムや銅などの負電荷中和能力の大きい溶出金属電極を使用する。陰極はステンレス鋼のような安定した材料で構成され、電解槽容器で代用することもできる。電極の電源は、制御手段により制御されている。
【００１２】
容器内の電解部位に引き込まれたドレン水が電極間を移動する間に、陽電極から溶出した金属イオンは、電気引力により周囲の負帯電した油粒子を引き寄せ、油粒子の負帯電エネルギーを除去する。電荷を除去された油粒子は疎水性となり、粒子同士の反発力を失って徐々に凝析する。油粒子の負電荷を金属イオンで除去するには、イオン価の大きいものほど有効であり、例えばＡｌは同量のＮａに比べて約500倍、Ｃｕに比べて約8倍の負帯電除去効果を有するから、陽極にアルミニウム電極を使用すれば大きな負帯電除去効果を発揮し、電極も長持ちするのでもっとも好ましい。電荷を除去された単純な油粒子を含むドレン水は、後段の重力分離槽や吸着槽に送られ、油分を除去されて放流可能な処理水となる。
【００１３】
従来の方法では油粒子の負電荷を除去した後もさらに電極に通電して金属イオンを析出させ、金属イオンの凝集力を利用して油粒子を含むフロックを生成させて重力分離等の方法により分離していたが、本発明では油粒子の負帯電除去に必要な最小限の金属イオンが溶出する程度に通電し、油粒子の凝集分離は後段の吸着槽等で行うものとした点に特徴がある。
【００１４】
アルミニウム電極を用いた実験によれば油粒子の帯電除去が完了するまでの間はほとんどＡｌ（ＯＨ）３のフロックが生成されず、それ以後に溶出したＡｌ３＋イオンが主にフロックの形成を行うことがわかった。そこで電解を油粒子の帯電除去に必要な最小限に押さえれば、フロックの生成を抑制できる。請求項1及び２記載の発明においては、過剰な金属イオンの供給を防ぐため、電源の制御手段がドレンの送り込み１回に対して帯電除去に必要な時間だけ通電し、その後に自動的に電力を遮断するようにしている。
【００１５】
金属イオンの過供給を防ぐ方法としては、電極の通電時間を制御するほかに電圧を制御する方法が考えられる。請求項３の発明は、ドレン水を前処理槽に受け入れて貯溜し、前処理槽の水を金属イオンを供給可能な電極を備えた電解槽に導入して電解処理し、油粒子の負電荷を除去し凝集しやすくしたのち後処理槽で補集させるドレン排水の油水分離方法において、前記電解槽の後段にさらに空気吹き込み槽を設けて油粒子を気泡で凝集すると共に、前記電極間の電圧をドレンの油粒子の帯電除去に要する一定電圧以下に保つことを特徴とするドレン排水の油水分離方法により、上記の課題を解決する。
【００１６】
請求項４の発明は、ドレン水を貯溜する前処理槽と、前処理槽内のドレン水をドレン水位に応じて一定量ずつ下流に給送するドレン送り込み手段と、金属イオンを供給可能な電極を有する電解槽と、油粒子を気泡で凝集する空気吹き込み槽と、油粒子を吸着材で吸着する後処理槽と、前記電極間の電圧をドレンの油粒子の帯電除去に要する一定電圧以下に保つ制御手段を有することを特徴とするドレン排水の油水分離装置により、上記の課題を解決する。
【００１７】
請求項３および４記載の発明は、制御手段がドレン圧送ユニットの作動回数が示すドレン送り込み量に比例して、電極の電圧を加減するものである。請求項１の方法と比べて、ドレンの排出量が多い場合にも対応しやすい長所を有する。
【００１８】
請求項５及び６記載の発明は、ドレン水を貯溜する前処理槽と、前処理槽内のドレン水をドレン水位に応じて一定量ずつ下流に給送するドレン送り込み手段と、金属イオンを供給可能な電極を有する電解槽と、電解槽の下流に設けられた水質センサと、油粒子を気泡で凝集する空気吹き込み槽と、油粒子を吸着材で吸着する後処理槽と、水質センサの示す水質に応じて電極の電力供給を停止したり電圧を調節する制御手段を有することを特徴とするドレン排水の油水分離装置により、上記の課題を解決する。水質センサとしては、例えば電解槽の出口管に設けられた電気伝導度センサや、吸着槽の出口に設けられた透光度センサなどを使用することができる。これらのセンサが水質の低下を示した時に電極の電圧を大きくすれば、処理水質の低下を防ぐことができ、逆に水質が一定値以上となった時に電力を遮断すれば過剰な電解を防止し、フロックの発生を防いだり電力を節約できる。
【００１９】
【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。この実施例では油粒子の電荷除去後の処理に圧縮空気の吹き込みと吸着材による吸着を併用している。
【００２０】
本実施例の前処理槽１は、ドレン水を貯溜するほかに、コンプレッサからドレン水と共に排出される圧縮空気を大気中に放出し、ドレン水に元々粗大な油粒子として含まれる油分を吸着等により処理する機能を有する。前処理槽１は底面にドレン入口１０１及びドレン出口１０２を有する円筒形の容器からなり、ドレン入口１０１は図示しない圧縮空気配管のドレントラップに接続されている。ドレン入口１０１に連通するシャフト１０３を設け、その周囲に粗処理に適した油吸着材１０４を充填する。シャフト１０２側面に設けた微細な噴出口１０５からドレン水を噴出させ、油吸着材１０３の内部を流下させる。ドレン水が流下する間に吸着しやすい粗大な油粒子を粗処理するとともに、余分な圧力空気を上部の開口１０６から放出させる。開口にはドレン水の飛散を防ぐためのバッファ１０７が設けられている。
【００２１】
前処理槽１のドレン出口１０２に接続されたドレン管には一対の逆止弁Ｖ１，Ｖ２を介してドレン送り込み手段２が介装されている。逆止弁Ｖ１，Ｖ２の間から分岐したドレン支管は上方へ延びて前処理槽１の中位の高さに設置されたドレン圧送ユニット２０１のドレン室２０２の底部に接続されている。ドレン室２０２の内部にはドレン液面の上昇を検出して制御手段７に出力するレベルスイッチ２０３が設けられている。ドレン室２０２のレベルスイッチ２０３が検出する水面の高さは前処理槽１の適当なドレン水の高さに対応するようになっている。またドレン室２０２の上部には電磁弁Ｅ１及び圧力調節弁Ｒを経て圧縮空気の本管に通じる圧縮空気配管が接続されている。ドレンの下流管は逆止弁Ｖ２及び立ち上げ部を経て電解槽の上部に接続されている。
【００２２】
電解槽３は、ドレン入口３０１及びドレン出口３０２を上部に設けた略円筒形のステンレス鋼の容器からなり、内部にアルミニウム製の円筒形の電極３０３が収容されている（図２）。ドレン入口３０１から内側に延びたドレン管３０５の先端部がゴム製の絶縁部３０４を介して電極３０３の上部に結合されている。電極３０３の底部にはドレン水が出入りできる開口部が設けられ、電極３０３の内側を下降したドレン水は開口部から流出したあと容器底部を回って再び電極３０３の外側を上昇するようになっている。また周囲が絶縁された導電体からなる軸部３０６が容器の上面及びドレン管３０５を貫通して電極３０３の底部に固定されている。軸部３０６の上部及び容器に設けられた端子はそれぞれ電源制御部３０７を介して電源に接続されている。電源制御部３０７は制御手段７により制御されている。
【００２３】
本実施例では、空気吹き込み槽４の出口管には電気伝導度センサＳ１が設けられている。電気伝導度センサＳ１は２個の電極と電源回路と電流測定手段を少なくとも有し、ドレン水に流れた電流の大きさを測定することにより電気伝導度の増減を検出し、制御手段７に出力する。別の実施例として、１次吸着槽５又は２次吸着槽６の出口に、非図示のドレン透光度センサを設けることもできる。ドレン透光度センサは特開２００１−９２０５明細書に記載されたものと類似の装置であり、ドレン管内に設置された発光素子と、受光素子と、電源回路と、電流量検出手段とからなり、ドレン水を通過した光の量を測定することにより、ドレン水の透光度又は濁度の増減を検出し、制御手段７に出力する。
【００２４】
コンプレッサの運転により排出されたドレン水は、前処理槽１の内部を流下して容器の底部に徐々にたまり、水位が上がる。それにより圧送ユニット２０１内のレベルスイッチ２０３が水位の上昇を検出すると、電磁弁Ｅ１が開いて圧送ユニット２０１に一定時間圧縮空気を供給し、ドレン室２０２及びドレン支管内に引き込まれたドレン水を排出する。ドレン本管の分岐部の前後には逆止弁Ｖ１、Ｖ２が設けられているので、排出されたドレン水は電解槽３に送られる。前処理槽１のドレン水が一定量に達する毎に約１００ｃｃのドレン水が前処理槽１から電解槽３に給送される（タクト処理）。出力７５ＫＷのコンプレッサを標準的な気象条件の下で運転すると、圧送されるドレン量は最大１８ｌ／時（平均８ｌ／時）程度なので、１分間に数回程度（１００ｃｃずつ）のドレン圧送が行われる。
【００２５】
電解槽３内のドレン水は圧送ユニット２による数回のタクト処理の間に徐々に電解槽内の流路を進む。後述する制御手段７により軸部３０６と容器の間に直流電圧（１０Ｖ）が印可されると、電極３０３と容器外周部との間に電位差が生じ、陽電極から溶出したＡｌ３＋イオンは、電気引力により周囲の負帯電した油粒子を引き寄せ、油粒子の負電荷を除去する。ドレン水はアルミニウム製電極３０３容器側部の間で上昇する間に帯電除去され、油粒子同士の反発力が除かれ凝集しやすい状態となってドレン出口３０２から順次流出する。このように電解槽内のドレンはいったん容器の底部を迂回しながら帯電を除去されるのでドレン入口３０１から流入した未処理のドレンがそのままドレン出口３０２から流出することはない。
【００２６】
例えばアルミニウム電極を有する容積２５０ｃｃの電解槽に、標準的な油濃度２００ｍｇ／ｌのドレン水１００ｃｃを新しく流入させ、直流１０Ｖを電極に印加して処理水の水質を測定すると、油粒子の負電荷除去に必要な通電時間はアルミニウム電極の場合で３分程度であった。そこで圧送ユニットの１回の動作に対して通電時間を３分程度とすれば、ほとんどフロックを形成させることなく油粒子の荷電を除去することができる。電極に銅電極を用いた場合、油粒子の負電荷除去に必要な通電時間は８分程度であるので、８分後に通電を停止するようにする。
【００２７】
本実施例では制御手段７は電気伝導度センサＳ１の出力を監視し、ドレン水の送り込みにより上昇した電気伝導度が一定値以下になった時には上記の通電時間内であっても通電を停止して、過剰な電解によるフロックの発生を予防する。
【００２８】
電解槽で油粒子の電荷を除去されたドレン水は、後段の空気吹き込み槽４、１次吸着槽５及び２次吸着槽６に送られ、互いに凝集しやすくなった油粒子を気泡で凝集した後吸着材に吸着させて分離され、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。これらの処理については本出願人の同日の出願「油水分離方法及び装置」に詳細に記載されている。
【００２９】
【発明の効果】
本発明のドレン排水の油水分離装置における帯電除去装置は、金属イオンの溶出を押さえることにより産業廃棄物であるスラッジの生成を抑制するので、廃棄物処理が不要となり、溶出電極の寿命が長くなるので、油水分離装置の維持コストを削減することができる。本装置で前処理されたドレン水を吸着材等で処理することにより、吸着材の能力を最大限に発揮させ、高品質の処理水を得ることができる。
【００３０】
コンプレッサ等の運転環境に合わせて最適な制御方法を用いれば、ドレンの量や油濃度が変動しても、電解量は自動的に調節されるため、管理の手間を省くことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る帯電除去装置を使用した油水分離装置の一例を示す。
【図２】  図１における電解槽の縦断面図である。
【符号の説明】
１  前処理槽
１０１  ドレン入口
１０２  ドレン出口
１０３  シャフト
１０４  油吸着材
１０５  噴出口
１０６  開口
１０７  バッファ
２  ドレン送り込み手段
２０１  ドレン圧送ユニット
２０２  ドレン室
２０３  レベルスイッチ
３  電解槽
３０１  ドレン入口
３０２  ドレン出口
３０３  電極
３０４  絶縁部
３０５  ドレン管
３０６  軸部
４  空気吹き込み槽
５  １次吸着槽
６  ２次吸着槽
７  制御手段
【図１】
0003782363.tif 000002
【図２】
0003782363.tif 000003