JP2000153140A - ガスの溶解方法及び装置 - Google Patents
ガスの溶解方法及び装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【解決課題】 排水などを経済的且つ効率的に酸素化す
るための装置及び方法を提供する。 【解決手段】 酸素含有ガスが溶解されるべき液体は、
主流れ（４）を貫通して揚水されて、より早く移動する
副流れ（６Ａ、６Ｂ）に分配される。各副流れ（６Ａ、
６Ｂ）は、乱流誘導手段を貫通して通過し、空気又は酸
素は各流れの乱流域に導入される。空気の酸素に対する
相対導入比率は、液体を経済的に且つ効果的に酸素化す
るように変えられる。ガス含有液体は、気泡をより小さ
な気泡に分断し更に液体を撹拌するさらなる乱流を発生
するために十分な速度にてノズルを通過して液体の容積
に戻る。
るための装置及び方法を提供する。 【解決手段】 酸素含有ガスが溶解されるべき液体は、
主流れ（４）を貫通して揚水されて、より早く移動する
副流れ（６Ａ、６Ｂ）に分配される。各副流れ（６Ａ、
６Ｂ）は、乱流誘導手段を貫通して通過し、空気又は酸
素は各流れの乱流域に導入される。空気の酸素に対する
相対導入比率は、液体を経済的に且つ効果的に酸素化す
るように変えられる。ガス含有液体は、気泡をより小さ
な気泡に分断し更に液体を撹拌するさらなる乱流を発生
するために十分な速度にてノズルを通過して液体の容積
に戻る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス、特に酸素含
有ガスを水又は排水などの水溶性媒体等の液体中に溶解
する方法及び装置に関する。本発明は、ガスが酸素であ
る実施例や水溶性媒体の実施例に限定されず、水溶性媒
体又は非水溶性媒体中の酸素よりも大きな溶解度又は小
さな溶解度を有する他のガスを溶解するために用いるこ
ともできる。
有ガスを水又は排水などの水溶性媒体等の液体中に溶解
する方法及び装置に関する。本発明は、ガスが酸素であ
る実施例や水溶性媒体の実施例に限定されず、水溶性媒
体又は非水溶性媒体中の酸素よりも大きな溶解度又は小
さな溶解度を有する他のガスを溶解するために用いるこ
ともできる。
【０００２】
【従来の技術】出願人の英国特許第１４５５５６７号明
細書には、液体の流れを取得する工程と、流れに圧力を
かける工程と、加圧された流れに処理ガスを導入してガ
スの幾分かを加圧された流れに溶解する工程と、溶解さ
れたガス及び溶解されていないガスを含有する流れを乱
流状態下にある液体中に導入して、溶解されていないガ
スを液体内に溶解又は液体内で消費される微少気泡の形
態で液体に導入する工程と、を含む液体処理方法が開示
されている。この方法は、典型的には、水溶性媒体に酸
素を溶解するために用いられる。酸素化された流れは、
典型的には、１以上のオリフィス又はジェットを介し
て、主流である液体中に戻される。溶解されていない酸
素気泡は、流れ内でオリフィス又はジェットまで搬送さ
れる。流れが酸素化されるポイントから１個又は複数の
ジェットまで流れる導管の長さは、気泡がガスの個々の
ポケット又はスラグに癒着するか又は導管中で溶解する
ガスの量に不釣り合いな圧力降下が生じないうちに、液
体中へのガスの幾分かの溶解が促進されるように選択さ
れる。
細書には、液体の流れを取得する工程と、流れに圧力を
かける工程と、加圧された流れに処理ガスを導入してガ
スの幾分かを加圧された流れに溶解する工程と、溶解さ
れたガス及び溶解されていないガスを含有する流れを乱
流状態下にある液体中に導入して、溶解されていないガ
スを液体内に溶解又は液体内で消費される微少気泡の形
態で液体に導入する工程と、を含む液体処理方法が開示
されている。この方法は、典型的には、水溶性媒体に酸
素を溶解するために用いられる。酸素化された流れは、
典型的には、１以上のオリフィス又はジェットを介し
て、主流である液体中に戻される。溶解されていない酸
素気泡は、流れ内でオリフィス又はジェットまで搬送さ
れる。流れが酸素化されるポイントから１個又は複数の
ジェットまで流れる導管の長さは、気泡がガスの個々の
ポケット又はスラグに癒着するか又は導管中で溶解する
ガスの量に不釣り合いな圧力降下が生じないうちに、液
体中へのガスの幾分かの溶解が促進されるように選択さ
れる。
【０００３】英国特許第１４５５５６７号明細書に記載
されている方法は、特に、スウェッジの処理を改良する
ための水の酸素化に商業的成功を収めている。この方法
は、少なくとも、従来の同じ電力消費を伴う処理に比較
して、液体中に保持されるべきガスの量が多い点におい
て、成功していると考える。気泡のキャリアとして流れ
を用いることにより、流れ内に含まれるガスの量が単に
溶解可能な量に制限される場合よりも、より多量のガス
を成功裡に溶解できる。
されている方法は、特に、スウェッジの処理を改良する
ための水の酸素化に商業的成功を収めている。この方法
は、少なくとも、従来の同じ電力消費を伴う処理に比較
して、液体中に保持されるべきガスの量が多い点におい
て、成功していると考える。気泡のキャリアとして流れ
を用いることにより、流れ内に含まれるガスの量が単に
溶解可能な量に制限される場合よりも、より多量のガス
を成功裡に溶解できる。
【０００４】英国特許第１４５５５６７号による方法に
よって得られる他の利点は、主流である液体中に戻され
る流れが液体を撹拌し、こうして、懸濁液中に固体を維
持して液体全体にわたる酸素の分散を助長することにあ
る。しかし、例えば１０００ｍ3以上の容積を有するス
ウェッジの処理に用いられる活性スラッジタンク、スラ
ッジラグーン、又流域の長い川などの多量の液体が用い
られる場合には、酸素化を要求するなどの困難が生じ
る。この困難性は、分離したポンプを有する１以上の酸
素化装置を要求することにある。この要求は、数個の酸
素化された副流れが、広範囲にわたる部分で主流液体に
戻される場合には、関連するパイプワークに高度の摩擦
損失が生じ、この結果、副流れは、所望の振動を引き起
こすために十分なエネルギーを液体の大部分に分与しな
いことになる。
よって得られる他の利点は、主流である液体中に戻され
る流れが液体を撹拌し、こうして、懸濁液中に固体を維
持して液体全体にわたる酸素の分散を助長することにあ
る。しかし、例えば１０００ｍ3以上の容積を有するス
ウェッジの処理に用いられる活性スラッジタンク、スラ
ッジラグーン、又流域の長い川などの多量の液体が用い
られる場合には、酸素化を要求するなどの困難が生じ
る。この困難性は、分離したポンプを有する１以上の酸
素化装置を要求することにある。この要求は、数個の酸
素化された副流れが、広範囲にわたる部分で主流液体に
戻される場合には、関連するパイプワークに高度の摩擦
損失が生じ、この結果、副流れは、所望の振動を引き起
こすために十分なエネルギーを液体の大部分に分与しな
いことになる。
【０００５】これらの問題に対する解決法は、ヨーロッ
パ特許第３８９２３０Ｂ１号公報に記載されている。こ
の特許公報は、加圧されて且つ主要な流れの速度よりも
速い速度を有する複数の副流れに分配されるべき主要な
流れを形成する液体にガスを溶解する方法及び装置が開
示されている。各副流れは、ベンチュリを通過し、この
ベンチュリ内では乱流が発生し、ガスがこの乱流に導入
される。ガスを含む副流れは、ガスの気泡をより小さな
気泡に分断するさらなる乱流を作り出すために十分な速
度で、液体に導入される。
パ特許第３８９２３０Ｂ１号公報に記載されている。こ
の特許公報は、加圧されて且つ主要な流れの速度よりも
速い速度を有する複数の副流れに分配されるべき主要な
流れを形成する液体にガスを溶解する方法及び装置が開
示されている。各副流れは、ベンチュリを通過し、この
ベンチュリ内では乱流が発生し、ガスがこの乱流に導入
される。ガスを含む副流れは、ガスの気泡をより小さな
気泡に分断するさらなる乱流を作り出すために十分な速
度で、液体に導入される。
【０００６】かような装置は、排水を酸素化することに
特に適し、しばしば産業廃棄物処理プラントに見出され
る周期的で大幅に変動する酸素要求量で処理可能である
が、これは不必要な費用でしかない。酸素化ガスが酸素
である場合には、酸素供給システムは、ピーク酸素要求
量を満たすことができるものでなければならない。この
結果、酸素要求量ピークは本来的に瞬間的なものである
から、利用されている酸素源は、酸素供給能力を越える
容量となる。さらに酸素要求量に見合うだけの酸素を用
いることは、空気を用いる場合に比べて本質的に非常に
高価である。しかし、空気を用いることもまた経済的に
問題がある。なぜなら、所定の酸素化レベルを与えるた
めには、酸素に比べて、より多量の空気が必要となるか
らである。さらに、酸素要求量レベルが不規則であるが
ゆえに、空気供給システムは、不規則に生じるピーク要
求レベルに見合うものでなければならない。これは、空
気供給システムは、稼動期間中のほとんどの時間、能力
をフルに用いるものではないことを意味する。高度の酸
素要求量又は変動要求を伴う廃棄物処理において、酸素
化のためだけに空気を用いることは実際的でなく対費用
効果もよくない。なぜなら、必要な酸素化レベルを達成
するために十分な空気を提供するコストがかかるからで
ある。
特に適し、しばしば産業廃棄物処理プラントに見出され
る周期的で大幅に変動する酸素要求量で処理可能である
が、これは不必要な費用でしかない。酸素化ガスが酸素
である場合には、酸素供給システムは、ピーク酸素要求
量を満たすことができるものでなければならない。この
結果、酸素要求量ピークは本来的に瞬間的なものである
から、利用されている酸素源は、酸素供給能力を越える
容量となる。さらに酸素要求量に見合うだけの酸素を用
いることは、空気を用いる場合に比べて本質的に非常に
高価である。しかし、空気を用いることもまた経済的に
問題がある。なぜなら、所定の酸素化レベルを与えるた
めには、酸素に比べて、より多量の空気が必要となるか
らである。さらに、酸素要求量レベルが不規則であるが
ゆえに、空気供給システムは、不規則に生じるピーク要
求レベルに見合うものでなければならない。これは、空
気供給システムは、稼動期間中のほとんどの時間、能力
をフルに用いるものではないことを意味する。高度の酸
素要求量又は変動要求を伴う廃棄物処理において、酸素
化のためだけに空気を用いることは実際的でなく対費用
効果もよくない。なぜなら、必要な酸素化レベルを達成
するために十分な空気を提供するコストがかかるからで
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】したがって、本発明は、
種々の酸素要求量を有する液体中に、酸素含有ガスを溶
解する方法を提供する。この方法は、液体を加圧する工
程と、液体の主流れを形成する工程と、主流れよりも大
きな速度を有する複数の副流れに主流れを分配する工程
と、各副流れを各副流れ内に乱流を発生するように形成
された手段に通過させる工程と、ガスを乱流に導入する
工程と、ガスの気泡をより小さな気泡に分断する更なる
乱流を生じさせるために十分な速度にて、ガスを含有す
る副流れを液体に導入する工程と、を備える方法であっ
て、酸素を複数の副流れの第１のセットに導入し且つ空
気を複数の副流れの第２のセットに導入する工程と、液
体中の瞬間の酸素要求量を検出する工程と、導入された
酸素及び空気の相対比率を検出された瞬間の酸素要求量
に合致するように制御する工程と、を備えることを特徴
とする。
種々の酸素要求量を有する液体中に、酸素含有ガスを溶
解する方法を提供する。この方法は、液体を加圧する工
程と、液体の主流れを形成する工程と、主流れよりも大
きな速度を有する複数の副流れに主流れを分配する工程
と、各副流れを各副流れ内に乱流を発生するように形成
された手段に通過させる工程と、ガスを乱流に導入する
工程と、ガスの気泡をより小さな気泡に分断する更なる
乱流を生じさせるために十分な速度にて、ガスを含有す
る副流れを液体に導入する工程と、を備える方法であっ
て、酸素を複数の副流れの第１のセットに導入し且つ空
気を複数の副流れの第２のセットに導入する工程と、液
体中の瞬間の酸素要求量を検出する工程と、導入された
酸素及び空気の相対比率を検出された瞬間の酸素要求量
に合致するように制御する工程と、を備えることを特徴
とする。
【０００８】本発明はさらに、酸素要求量を有する液体
中に酸素含有ガスを溶解する装置を提供する。この装置
は、ポンプと、主導管と、主導管と連通していて且つ流
れている液体中に乱流を発生させるように形成されてい
る手段を含む複数の第１及び第２の副導管と、乱流内に
ガスを導入する手段と、液体内で終止し且つさらなる乱
流を発生させるために十分な速度で液体中に液体を導入
するように形成された出口を有するノズルと、液体中の
酸素要求量を検出する手段と、を備え、上記第１及び第
２の副導管内にガスを導入する手段が酸素及び空気をそ
れぞれ導入するように成されていて、検出された酸素要
求量に対応して導入された酸素及び空気の相対比率を変
える制御手段が設けられている、ことを特徴とする。
中に酸素含有ガスを溶解する装置を提供する。この装置
は、ポンプと、主導管と、主導管と連通していて且つ流
れている液体中に乱流を発生させるように形成されてい
る手段を含む複数の第１及び第２の副導管と、乱流内に
ガスを導入する手段と、液体内で終止し且つさらなる乱
流を発生させるために十分な速度で液体中に液体を導入
するように形成された出口を有するノズルと、液体中の
酸素要求量を検出する手段と、を備え、上記第１及び第
２の副導管内にガスを導入する手段が酸素及び空気をそ
れぞれ導入するように成されていて、検出された酸素要
求量に対応して導入された酸素及び空気の相対比率を変
える制御手段が設けられている、ことを特徴とする。
【０００９】本発明による方法及び装置は、従来技術よ
りも顕著に高い効率及び低コストで、排水を酸素化する
ために特に適している。酸素化ガスとして空気を用いる
ことにより酸素要求量の一部を満足することは、必要と
される酸素供給容量を減少する。一方、酸素を利用する
残りの部分の酸素化は、酸素要求量における正確な変動
を追跡するために非常に効果的である。さらに、酸素化
に通常用いられる酸素の少なくとも幾分かを空気に置換
することは、コストを顕著に減少させる。なぜなら、空
気の供給の設備は酸素の等量を供給する設備よりも廉価
だからである。この装置は、さらに、二酸化炭素のスト
リッピングを可能とするために空気を注入するために特
に適する。この二酸化炭素のストリッピングは、純粋酸
素に基づくシステムにおいて、ｐHの低下及び／又は毒
性の問題を引き起こすことが知られている。この装置
は、さらに、他の液体又はガス、例えば、次亜塩素酸ナ
トリウム、水酸化マグネシウム、塩素、二酸化炭素及び
オゾン（例えば、繊維状バクテリアを抑制する）を注入
するために用いることもできる。さらに、本発明の実施
形態は、酸素化用の空気及び酸素供給手段（大きな酸素
化装置においては、酸素供給手段は、しばしば酸素化さ
れるべき液体のタンクに隣接して設けられていて、この
酸素供給手段は、通常は圧縮された空気の供給を要求
し、圧縮された空気から酸素化用の酸素が分離される）
に空気を供給するために、単一の空気ポンプ、またはコ
ンプレッサを用いることができるという優れた利点を有
する。これは、処理されるべき液体内のピーク酸素要求
量レベルに合致するために十分大きな容量の単一の空気
コンプレッサを設けるキャピタルコスト及びランニング
コストが、正確な容量の酸素供給手段及び空気供給手段
を別々に設ける場合よりも、大幅に軽減されるので、特
に有利である。本発明の更なる利点は、単一の水ポンプ
を用いて、液体をすべての副導管に供給できることであ
る。
りも顕著に高い効率及び低コストで、排水を酸素化する
ために特に適している。酸素化ガスとして空気を用いる
ことにより酸素要求量の一部を満足することは、必要と
される酸素供給容量を減少する。一方、酸素を利用する
残りの部分の酸素化は、酸素要求量における正確な変動
を追跡するために非常に効果的である。さらに、酸素化
に通常用いられる酸素の少なくとも幾分かを空気に置換
することは、コストを顕著に減少させる。なぜなら、空
気の供給の設備は酸素の等量を供給する設備よりも廉価
だからである。この装置は、さらに、二酸化炭素のスト
リッピングを可能とするために空気を注入するために特
に適する。この二酸化炭素のストリッピングは、純粋酸
素に基づくシステムにおいて、ｐHの低下及び／又は毒
性の問題を引き起こすことが知られている。この装置
は、さらに、他の液体又はガス、例えば、次亜塩素酸ナ
トリウム、水酸化マグネシウム、塩素、二酸化炭素及び
オゾン（例えば、繊維状バクテリアを抑制する）を注入
するために用いることもできる。さらに、本発明の実施
形態は、酸素化用の空気及び酸素供給手段（大きな酸素
化装置においては、酸素供給手段は、しばしば酸素化さ
れるべき液体のタンクに隣接して設けられていて、この
酸素供給手段は、通常は圧縮された空気の供給を要求
し、圧縮された空気から酸素化用の酸素が分離される）
に空気を供給するために、単一の空気ポンプ、またはコ
ンプレッサを用いることができるという優れた利点を有
する。これは、処理されるべき液体内のピーク酸素要求
量レベルに合致するために十分大きな容量の単一の空気
コンプレッサを設けるキャピタルコスト及びランニング
コストが、正確な容量の酸素供給手段及び空気供給手段
を別々に設ける場合よりも、大幅に軽減されるので、特
に有利である。本発明の更なる利点は、単一の水ポンプ
を用いて、液体をすべての副導管に供給できることであ
る。
【００１０】好ましくは、空気の導入比率は、一定のレ
ベルに維持され、酸素導入比率は、酸素要求量の変化に
応じて変わる。空気の溶解度に比較して酸素の溶解度が
高い場合には、もっと厳密に酸素要求量の迅速な変化が
追跡可能である。しかし、これとは別に、酸素導入比率
が一定に維持され、空気導入比率を適宜変えてもよい。
ベルに維持され、酸素導入比率は、酸素要求量の変化に
応じて変わる。空気の溶解度に比較して酸素の溶解度が
高い場合には、もっと厳密に酸素要求量の迅速な変化が
追跡可能である。しかし、これとは別に、酸素導入比率
が一定に維持され、空気導入比率を適宜変えてもよい。
【００１１】主流れ内の流速は、好ましくは、０．６５
〜１．３ｍｓ-1（２〜４フィート／秒）の範囲にある。
これは、デポジットした固体の大部分を除去して、液体
揚力エネルギーの摩擦損失を最小にするために必要とさ
れる速度の直上である。こうして、揚力エネルギーの最
大比率を、酸素を含有する副流れのために用いて、周流
れ内の液体中に透過させ及び撹拌することができる。こ
の速度にて各副流れは、１以上のジェットの形態で、１
０〜２０ｍｓ-1（３０〜６０フィート／秒）の範囲にあ
ることが有利である液体内に、導入される。
〜１．３ｍｓ-1（２〜４フィート／秒）の範囲にある。
これは、デポジットした固体の大部分を除去して、液体
揚力エネルギーの摩擦損失を最小にするために必要とさ
れる速度の直上である。こうして、揚力エネルギーの最
大比率を、酸素を含有する副流れのために用いて、周流
れ内の液体中に透過させ及び撹拌することができる。こ
の速度にて各副流れは、１以上のジェットの形態で、１
０〜２０ｍｓ-1（３０〜６０フィート／秒）の範囲にあ
ることが有利である液体内に、導入される。
【００１２】好ましくは、副流れを独立して制御するた
めの手段及び／又はガスを副流れに導入する手段が設け
られる。かような装置は、液体全体にわたりガスの溶解
を最適化する。さらに、副流れの独立制御は、液体内の
機械的振動を制御可能として、ガス含有液体の循環を最
適化し、及び／又は液体中に入っている物質の凝固を防
止する。
めの手段及び／又はガスを副流れに導入する手段が設け
られる。かような装置は、液体全体にわたりガスの溶解
を最適化する。さらに、副流れの独立制御は、液体内の
機械的振動を制御可能として、ガス含有液体の循環を最
適化し、及び／又は液体中に入っている物質の凝固を防
止する。
【００１３】便宜上、副導管は、主導管から各副導管に
至る流れの中で液体が加速されるような寸法とされてい
る。各導管は、好ましくは、液体の流れる方向に、断面
積が徐々に減少するような断面を有し、この断面のすぐ
下流に導管を取り巻くチャンバが設けられている。この
チャンバ内にはガスが導入され、このチャンバにはチャ
ンバから導管内の流体に至る複数のガス通過用孔が設け
られている。
至る流れの中で液体が加速されるような寸法とされてい
る。各導管は、好ましくは、液体の流れる方向に、断面
積が徐々に減少するような断面を有し、この断面のすぐ
下流に導管を取り巻くチャンバが設けられている。この
チャンバ内にはガスが導入され、このチャンバにはチャ
ンバから導管内の流体に至る複数のガス通過用孔が設け
られている。
【００１４】導管が酸素を液体中に導入するために適す
る場所で、乱流を発生する形状は、チャンバが取り巻く
喉形状を有するベンチュリからなり、ノズル出口は、酸
素含有液体の流れを加速し更なる乱流を発生させるよう
に構成されている。
る場所で、乱流を発生する形状は、チャンバが取り巻く
喉形状を有するベンチュリからなり、ノズル出口は、酸
素含有液体の流れを加速し更なる乱流を発生させるよう
に構成されている。
【００１５】導管が液体中に空気を導入するために適す
る場所で、乱流を発生する形状は、ノズル出口のノズル
上流部分からなるものでもよい。かような装置において
は、ベンチュリは設けられていない。なぜなら、これ
は、空気を導管に通過させるために、空気にかけられる
べき圧力を増加することが必要だからである。かような
「戻し圧」は、空気ポンプ又はコンプレッサの出力を増
加させることを要する。これは、 明らかに不利であ
る。
る場所で、乱流を発生する形状は、ノズル出口のノズル
上流部分からなるものでもよい。かような装置において
は、ベンチュリは設けられていない。なぜなら、これ
は、空気を導管に通過させるために、空気にかけられる
べき圧力を増加することが必要だからである。かような
「戻し圧」は、空気ポンプ又はコンプレッサの出力を増
加させることを要する。これは、 明らかに不利であ
る。
【００１６】各ノズルの位置は、理想的には、他のノズ
ルとは独立に、上下左右に調節可能であるので、各副導
管からのジェットは、正確に且つ独立に方向づけられる
（この運動は、液体中で振動のローリングサイクルを効
果的にするように、自動であってもよい）。各ベンチュ
リは、関連するノズルと一体であってもよく、各ベンチ
ュリの上流側端部（又は、空気を導入するための副導管
の場合には、ノズルの上流側端部）は主導管と隣接して
いてもよい。
ルとは独立に、上下左右に調節可能であるので、各副導
管からのジェットは、正確に且つ独立に方向づけられる
（この運動は、液体中で振動のローリングサイクルを効
果的にするように、自動であってもよい）。各ベンチュ
リは、関連するノズルと一体であってもよく、各ベンチ
ュリの上流側端部（又は、空気を導入するための副導管
の場合には、ノズルの上流側端部）は主導管と隣接して
いてもよい。
【００１７】
【好ましい実施形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定
されるものではない。
本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定
されるものではない。
【００１８】疑義を避けるため、異なる図面における同
様の部品には同じ参照符号を付して説明する。添え字Ａ
は酸素の導入に特に適する要素を示し、添え字Ｂは空気
の導入に特に適する要素を示す。
様の部品には同じ参照符号を付して説明する。添え字Ａ
は酸素の導入に特に適する要素を示し、添え字Ｂは空気
の導入に特に適する要素を示す。
【００１９】図１を参照すれば、図示した装置は、例え
ば活性汚泥処理に用いる汚泥処理タンクなどの多量の液
体内全体に配されてもよい。吸引口３を有する汚泥ポン
プ２は、典型的には２〜４絶対大気圧の圧力にて、排水
の流れを形成する。この流れは、リング状の主導管４に
入る。リング状の主導管４内の液体の流速は、リング状
の主導管４内での固体の堆積を防止するために十分な速
さである。リング状の主導管４は、液体を複数又は多数
の離隔された副導管６Ａ、６Ｂに供給するようになされ
ている。副導管６Ａ、６Ｂは、主導管４からほぼ垂直方
向に垂れ下がる。かような各副導管には、主導管４と隣
接する上流側にエルボウ７が形成されている。各副導管
６は、典型的には、長さが５ｍよりも短い（しかし、こ
の長さは、汚泥処理タンクの深さに依存して、５ｍより
も長くても短くてもよい）。また、各酸素導入副導管６
Ａは、上部領域に配置されたベンチュリ８Ａを有する。
各ベンチュリ８Ａは、ガス状酸素用の入口１０Ａを有す
る。酸素入口１０Ａは、共通の酸素主導管（図示せず）
に連結されている。この酸素主導管は、典型的には、圧
力揺動吸着作用（又はメンブランを用いて）により空気
を分離するプラントから供給される。または、この酸素
主導管は、液体酸素を含有する貯蔵容器であって、蒸留
器と嵌合されていて、酸素を気体状態で導管６Ａまで供
給するものでもよい。各ベンチュリ８Ａは、関連する導
管６Ａ内に制限部を発生させて、導管６Ａを流れる液体
に乱流を与える。さらに、各導管６は、直径がリング状
主導管４の直径よりも小さく形成されていて、液体がリ
ング状の主導管４から導管６に流れる際に液体が加速さ
れるようになされている。入口１０Ａからの乱流領域に
至る酸素の流れは、酸素を小さな気泡に分ける。入口１
０Ｂから乱流領域に至る空気の流れにも同様のことがい
える。ベンチュリを介する液体の流れにより発生する吸
引は、酸素の流れを生じさせるため又は補助するために
用いられてもよい。
ば活性汚泥処理に用いる汚泥処理タンクなどの多量の液
体内全体に配されてもよい。吸引口３を有する汚泥ポン
プ２は、典型的には２〜４絶対大気圧の圧力にて、排水
の流れを形成する。この流れは、リング状の主導管４に
入る。リング状の主導管４内の液体の流速は、リング状
の主導管４内での固体の堆積を防止するために十分な速
さである。リング状の主導管４は、液体を複数又は多数
の離隔された副導管６Ａ、６Ｂに供給するようになされ
ている。副導管６Ａ、６Ｂは、主導管４からほぼ垂直方
向に垂れ下がる。かような各副導管には、主導管４と隣
接する上流側にエルボウ７が形成されている。各副導管
６は、典型的には、長さが５ｍよりも短い（しかし、こ
の長さは、汚泥処理タンクの深さに依存して、５ｍより
も長くても短くてもよい）。また、各酸素導入副導管６
Ａは、上部領域に配置されたベンチュリ８Ａを有する。
各ベンチュリ８Ａは、ガス状酸素用の入口１０Ａを有す
る。酸素入口１０Ａは、共通の酸素主導管（図示せず）
に連結されている。この酸素主導管は、典型的には、圧
力揺動吸着作用（又はメンブランを用いて）により空気
を分離するプラントから供給される。または、この酸素
主導管は、液体酸素を含有する貯蔵容器であって、蒸留
器と嵌合されていて、酸素を気体状態で導管６Ａまで供
給するものでもよい。各ベンチュリ８Ａは、関連する導
管６Ａ内に制限部を発生させて、導管６Ａを流れる液体
に乱流を与える。さらに、各導管６は、直径がリング状
主導管４の直径よりも小さく形成されていて、液体がリ
ング状の主導管４から導管６に流れる際に液体が加速さ
れるようになされている。入口１０Ａからの乱流領域に
至る酸素の流れは、酸素を小さな気泡に分ける。入口１
０Ｂから乱流領域に至る空気の流れにも同様のことがい
える。ベンチュリを介する液体の流れにより発生する吸
引は、酸素の流れを生じさせるため又は補助するために
用いられてもよい。
【００２０】各空気導入副導管６Ｂは、ノズル１２Ｂの
出口にすぐ隣接する液体に空気を導入するための入口１
０Ｂを有する。ここから、乱流液体の流れは、周りの液
体中に通過する。さもなければ、空気供給システム内に
高い戻り圧が生じる問題を避けるために、副空気導管６
Ｂにはベンチュリがない。空気入口１０Ｂは、共通の空
気主導管（図示せず）に連結されている。この空気主導
管は、典型的には、空気ポンプ又はコンプレッサ（図示
せず）から供給される。さらに,この空気コンプレッサ
は、空気分離プラントに高圧の空気を供給する。
出口にすぐ隣接する液体に空気を導入するための入口１
０Ｂを有する。ここから、乱流液体の流れは、周りの液
体中に通過する。さもなければ、空気供給システム内に
高い戻り圧が生じる問題を避けるために、副空気導管６
Ｂにはベンチュリがない。空気入口１０Ｂは、共通の空
気主導管（図示せず）に連結されている。この空気主導
管は、典型的には、空気ポンプ又はコンプレッサ（図示
せず）から供給される。さらに,この空気コンプレッサ
は、空気分離プラントに高圧の空気を供給する。
【００２１】各導管６は、底端部に、下流側のＴ字形パ
イプ１３を有する。Ｔ字形パイプ１３は、リング状の主
導管を流れる液体中に気液混合物を通過させるための１
以上の出口ノズルを受け入れる。各ノズル１２Ａ、１２
Ｂは、関連する導管６の直径よりももっと小さい出口直
径を有するので、気液混合物は、比較的高速度でノズル
１２に到着して、乱流を発生し、混合物中の気泡を均一
でより小さな気泡にさらに分断又は分けることを助け
る。このより小さな気泡は、液体の大部分により容易に
消費されるか又は液体の主体に溶解して、完全な混合物
を与え、液体の大部分を撹拌する。典型的には、ノズル
１２は、追加の機械的撹拌装置を頼りにする必要なく、
適当な振動が主容器内で維持されるように配設される。
図１に示すように、等数の副導管６Ａ、６Ｂがあり、こ
れらの導管には、酸素又は空気が導入される。実際に
は、酸素副導管６Ａの空気副導管６Ｂに対する比率は、
個々の適用に適するように変えることができる。
イプ１３を有する。Ｔ字形パイプ１３は、リング状の主
導管を流れる液体中に気液混合物を通過させるための１
以上の出口ノズルを受け入れる。各ノズル１２Ａ、１２
Ｂは、関連する導管６の直径よりももっと小さい出口直
径を有するので、気液混合物は、比較的高速度でノズル
１２に到着して、乱流を発生し、混合物中の気泡を均一
でより小さな気泡にさらに分断又は分けることを助け
る。このより小さな気泡は、液体の大部分により容易に
消費されるか又は液体の主体に溶解して、完全な混合物
を与え、液体の大部分を撹拌する。典型的には、ノズル
１２は、追加の機械的撹拌装置を頼りにする必要なく、
適当な振動が主容器内で維持されるように配設される。
図１に示すように、等数の副導管６Ａ、６Ｂがあり、こ
れらの導管には、酸素又は空気が導入される。実際に
は、酸素副導管６Ａの空気副導管６Ｂに対する比率は、
個々の適用に適するように変えることができる。
【００２２】本発明による方法の一実施形態において、
３０ｍの直径を有するタンクは、約８８ｍの円周を有す
るリング状主導管４に嵌合されている。リング状主導管
４から垂れ下がる等間隔に設けられた１６個の副導管６
がある。副導管６の半数は、酸素導入用であり、半数は
空気導入用である。リング状主導管４は、２００ｍｍ
（８インチ）の内径を有し、典型的にはＰＶＣ又はＨＰ
ＤＥ（高密度ポリエチレン）チューブから形成されてい
る。各酸素導管６Ａは、直径７５ｍｍ（３インチ）のベ
ンチュリ８Ａの喉部の上部と、直径５０ｍｍ（２イン
チ）のベンチュリ８Ａの喉部の下部と、を有する。各ノ
ズル１２Ａの出口の直径は、典型的には、１０〜４５ｍ
ｍの範囲にあり、この例では２５ｍｍである。直径７５
ｍｍの各空気導管６Ｂの場合には、関連するノズル１２
Ｂの直径は、典型的には１０〜４５ｍｍの範囲にある。
ポンプ２は、リング状主導管４内で液体の流速を０．６
ｍ／ｓ（２フィート／秒）に維持するように操作され
る。かような速度は、通常は、リング状主導管４から堆
積した固体を除去するために十分である。しかし、所望
であれば、１．２ｍ／ｓ（４フィート／秒）までの大き
な流速を用いることもできる。図１に示す装置は、例え
ば、約１．９〜２．４バール（９〜１４ｍｗｇ）の圧力
で、リング状主導管４まで、１時間に２５００ｍ3の水
を搬送することができるポンプ２を用いて、排水３００
０ｍ3内に１日に５トンの酸素を溶解して混合させるた
めに用いることもできる。
３０ｍの直径を有するタンクは、約８８ｍの円周を有す
るリング状主導管４に嵌合されている。リング状主導管
４から垂れ下がる等間隔に設けられた１６個の副導管６
がある。副導管６の半数は、酸素導入用であり、半数は
空気導入用である。リング状主導管４は、２００ｍｍ
（８インチ）の内径を有し、典型的にはＰＶＣ又はＨＰ
ＤＥ（高密度ポリエチレン）チューブから形成されてい
る。各酸素導管６Ａは、直径７５ｍｍ（３インチ）のベ
ンチュリ８Ａの喉部の上部と、直径５０ｍｍ（２イン
チ）のベンチュリ８Ａの喉部の下部と、を有する。各ノ
ズル１２Ａの出口の直径は、典型的には、１０〜４５ｍ
ｍの範囲にあり、この例では２５ｍｍである。直径７５
ｍｍの各空気導管６Ｂの場合には、関連するノズル１２
Ｂの直径は、典型的には１０〜４５ｍｍの範囲にある。
ポンプ２は、リング状主導管４内で液体の流速を０．６
ｍ／ｓ（２フィート／秒）に維持するように操作され
る。かような速度は、通常は、リング状主導管４から堆
積した固体を除去するために十分である。しかし、所望
であれば、１．２ｍ／ｓ（４フィート／秒）までの大き
な流速を用いることもできる。図１に示す装置は、例え
ば、約１．９〜２．４バール（９〜１４ｍｗｇ）の圧力
で、リング状主導管４まで、１時間に２５００ｍ3の水
を搬送することができるポンプ２を用いて、排水３００
０ｍ3内に１日に５トンの酸素を溶解して混合させるた
めに用いることもできる。
【００２３】複数の酸素要求量センサ１４（明瞭に示す
ために、１個のセンサのみを示す）は、多量の液体中に
配されていて、制御手段１５に連結されている。制御手
段１５は、ノズル１２Ａ、１２Ｂを介して多量の液体中
に導入された酸素及び／又は空気比率を、酸素要求量を
完全に満たすように（過剰に満たすのではなく）効果的
に変える。ノズル１２Ａ、１２Ｂは、センサの方向に最
も近く及び／又は方向づけられている。制御手段１５
は、センサ１４により検出された瞬間の酸素要求量に応
じて、各酸素／空気入口１０Ａ、１０Ｂ内のガス流バル
ブ（図示せず）及び／又は液体流バルブ（図示せず）又
は関連する副導管６Ａ、６Ｂを作動させるように、適当
にプログラムされたマイクロプロセッサである。明瞭に
するために、作用的な連結は、制御手段１５及び１本の
酸素副導管６Ａ及び１本の空気副導管６Ｂの間に示す。
ために、１個のセンサのみを示す）は、多量の液体中に
配されていて、制御手段１５に連結されている。制御手
段１５は、ノズル１２Ａ、１２Ｂを介して多量の液体中
に導入された酸素及び／又は空気比率を、酸素要求量を
完全に満たすように（過剰に満たすのではなく）効果的
に変える。ノズル１２Ａ、１２Ｂは、センサの方向に最
も近く及び／又は方向づけられている。制御手段１５
は、センサ１４により検出された瞬間の酸素要求量に応
じて、各酸素／空気入口１０Ａ、１０Ｂ内のガス流バル
ブ（図示せず）及び／又は液体流バルブ（図示せず）又
は関連する副導管６Ａ、６Ｂを作動させるように、適当
にプログラムされたマイクロプロセッサである。明瞭に
するために、作用的な連結は、制御手段１５及び１本の
酸素副導管６Ａ及び１本の空気副導管６Ｂの間に示す。
【００２４】図２を参照すれば、リング状主導管４の代
わりに細長い主導管２０が用いられているが、図１の装
置と基本的に同様の装置が示されている。リング状主導
管を用いる場合よりもより変動しやすい流れである副導
管６Ａ、６Ｂへの流れを均等化するために、各導管６
Ａ，６Ｂは、流れ制御バルブ２２を具備する。バルブ２
２は、ポンプで汲み上げられた液体がポンプ２からさら
に離隔するにつれ、圧力降下の効果を補償するように設
定できる。所望であれば、Ｔ字形パイプ１３をスイベル
又は他のジョイントを有するように構成してもよく、こ
うしてノズル１２Ａ，１２Ｂが指向する方向を他方に依
存せずに設定できる。他の点において、図２に示す装置
の操作及び構成は、図１に示すものと近似する。図２に
示す装置は、例えば、川、ラグーン、港湾、多数の池、
大きな活性汚泥タンク及び広い河口域を酸素化するため
に用いることができる。
わりに細長い主導管２０が用いられているが、図１の装
置と基本的に同様の装置が示されている。リング状主導
管を用いる場合よりもより変動しやすい流れである副導
管６Ａ、６Ｂへの流れを均等化するために、各導管６
Ａ，６Ｂは、流れ制御バルブ２２を具備する。バルブ２
２は、ポンプで汲み上げられた液体がポンプ２からさら
に離隔するにつれ、圧力降下の効果を補償するように設
定できる。所望であれば、Ｔ字形パイプ１３をスイベル
又は他のジョイントを有するように構成してもよく、こ
うしてノズル１２Ａ，１２Ｂが指向する方向を他方に依
存せずに設定できる。他の点において、図２に示す装置
の操作及び構成は、図１に示すものと近似する。図２に
示す装置は、例えば、川、ラグーン、港湾、多数の池、
大きな活性汚泥タンク及び広い河口域を酸素化するため
に用いることができる。
【００２５】図３において、図１に示す装置とは異なる
装置が示されている。２つの装置の間の主な相違は、図
３に示す装置の導管６の長さが、図１に示す装置の導管
の長さよりも短いことである。導管６は、それぞれ、ほ
ぼＪ字形であり、単一のノズル１２で終止し、リング状
主導管４の表面の内方に面する部分に受け入れられる。
図３には示されていないけれども、各導管６は、酸素主
導管又は空気主導管のいずれかに連結されている。導管
６は、ジョイント又はベアリングを有するように構成さ
れていてもよく、こうしてノズル１２が指向する方向を
独立に、上下又は左右に調節することができる。かよう
な配置は、図３に示す装置を流れる主流液体全体の酸素
化及び混合を促進する。図３に示すような装置の操作の
典型例において、ポンプ２は５００ｍ3／時間の水を約
１．４バール（１４ｍｈｗｇ）の圧力でリング状主導管
に搬送し、５００ｍ3の容積の水に、１トン／日の総酸
素（酸素及び空気由来）を溶解する。典型的には、操作
において、微少な気泡が分散されている液体の流れは、
各ノズル１２組立体に、約１０ｍｓ-1の速度で通過す
る。大容量の液体において、図３に示すような装置（又
は複数の装置）は、図１に示す種類の装置の中央に位置
づけられる。
装置が示されている。２つの装置の間の主な相違は、図
３に示す装置の導管６の長さが、図１に示す装置の導管
の長さよりも短いことである。導管６は、それぞれ、ほ
ぼＪ字形であり、単一のノズル１２で終止し、リング状
主導管４の表面の内方に面する部分に受け入れられる。
図３には示されていないけれども、各導管６は、酸素主
導管又は空気主導管のいずれかに連結されている。導管
６は、ジョイント又はベアリングを有するように構成さ
れていてもよく、こうしてノズル１２が指向する方向を
独立に、上下又は左右に調節することができる。かよう
な配置は、図３に示す装置を流れる主流液体全体の酸素
化及び混合を促進する。図３に示すような装置の操作の
典型例において、ポンプ２は５００ｍ3／時間の水を約
１．４バール（１４ｍｈｗｇ）の圧力でリング状主導管
に搬送し、５００ｍ3の容積の水に、１トン／日の総酸
素（酸素及び空気由来）を溶解する。典型的には、操作
において、微少な気泡が分散されている液体の流れは、
各ノズル１２組立体に、約１０ｍｓ-1の速度で通過す
る。大容量の液体において、図３に示すような装置（又
は複数の装置）は、図１に示す種類の装置の中央に位置
づけられる。
【００２６】図４を参照すれば、図１及び図３に示す装
置とほぼ同様の装置が示されている。図４に示す装置に
おいて、主導管４は、エンドレスであり、矩形を規定す
る。主導管４は、ほぼ垂直に配設されている。各導管６
Ａ、６Ｂは、ほぼ水平に配設されていて、関連するベン
チュリ８Ａ及びノズル１２Ａを有する各酸素導管６Ａが
ワンピース構成として形成されている。これら３個の部
分は、すべて、互いにに同軸である。酸素は、主供給源
２１から入口１０Ａに供給され、空気は、主供給源２３
から入口１０Ｂに供給される。図５に示すように、ノズ
ル１２Ａは、互いにファン付き装置に配置されてもよ
く、空気ノズル１２Ｂ（図示せず）も同様である。
置とほぼ同様の装置が示されている。図４に示す装置に
おいて、主導管４は、エンドレスであり、矩形を規定す
る。主導管４は、ほぼ垂直に配設されている。各導管６
Ａ、６Ｂは、ほぼ水平に配設されていて、関連するベン
チュリ８Ａ及びノズル１２Ａを有する各酸素導管６Ａが
ワンピース構成として形成されている。これら３個の部
分は、すべて、互いにに同軸である。酸素は、主供給源
２１から入口１０Ａに供給され、空気は、主供給源２３
から入口１０Ｂに供給される。図５に示すように、ノズ
ル１２Ａは、互いにファン付き装置に配置されてもよ
く、空気ノズル１２Ｂ（図示せず）も同様である。
【００２７】図４及び図５に示すノズルデバイスは、図
６Ａ及び図６Ｂに、より詳細に示されている。図６Ａに
示す酸素を導入するための管状デバイス３０は、主導管
４に結合されている入口を有する上流側のベンチュリ３
２を有する。ベンチュリ３２の喉部３４は、孔３５を有
して形成されている。孔３５は、喉部３４を取り巻く環
状ガス分配チャンバ３６と連通する。チャンバ３６は、
ガス分配パイプ４０と連通する入口３８を有する。ベン
チュリ３２の下流側端部は、管状デバイス３０の直円柱
部分４２と形状が符合する。直円柱部分４２は、下流側
方向にテーパーが付されているノズル４４と形状が符合
する。操作において、圧力下の水又は液体の流れは、主
導管４からベンチュリ３２の上流側端部まで流れる。喉
部３４は、流れ内に乱流を生じさせる。溶解されるべき
酸素又は他のガスは、孔３５を介して、チャンバ３６か
らの通路により流れに導入される。ベンチュリ３２を介
して流れる液体の流れにより発生する吸引は、ガス状酸
素又は空気のフローを流れ内に誘導するために十分であ
り、または、ガスは流れ内にガス全体を入れるために十
分な圧力下で供給されてもよい。ベンチュリ３２の喉部
３４は、流れの中に乱流を発生させる制限部として作用
し、よってガスを気泡に分断することを促進する。デバ
イス３０の部分４２において、流れのフローは、乱流を
減少させる。この部分４２は、０．３〜１ｍの範囲の長
さを有し、よって比較的短く、最小の圧力降下を維持す
るものでもよい。液体の流れは，次いで、典型的には１
０〜２０ｍｓ-1の範囲にある速度で、ジェットとしての
ノズル４４を介して、本発明による装置が浸される液体
内に入る。かような速度は、ノズル４４の出口にて乱流
を発生する補助となり、より小さなサイズの気泡にガス
気泡を分断しやすくする。一方で、酸素気泡をノズルか
ら離れて処理されるべき多量の液体の領域に浸透させる
ことができる。ジェット内のエネルギーは、ゆえに、比
較的多量の液体中に放散され、液体を良好に混合された
状態に維持する補助となる。
６Ａ及び図６Ｂに、より詳細に示されている。図６Ａに
示す酸素を導入するための管状デバイス３０は、主導管
４に結合されている入口を有する上流側のベンチュリ３
２を有する。ベンチュリ３２の喉部３４は、孔３５を有
して形成されている。孔３５は、喉部３４を取り巻く環
状ガス分配チャンバ３６と連通する。チャンバ３６は、
ガス分配パイプ４０と連通する入口３８を有する。ベン
チュリ３２の下流側端部は、管状デバイス３０の直円柱
部分４２と形状が符合する。直円柱部分４２は、下流側
方向にテーパーが付されているノズル４４と形状が符合
する。操作において、圧力下の水又は液体の流れは、主
導管４からベンチュリ３２の上流側端部まで流れる。喉
部３４は、流れ内に乱流を生じさせる。溶解されるべき
酸素又は他のガスは、孔３５を介して、チャンバ３６か
らの通路により流れに導入される。ベンチュリ３２を介
して流れる液体の流れにより発生する吸引は、ガス状酸
素又は空気のフローを流れ内に誘導するために十分であ
り、または、ガスは流れ内にガス全体を入れるために十
分な圧力下で供給されてもよい。ベンチュリ３２の喉部
３４は、流れの中に乱流を発生させる制限部として作用
し、よってガスを気泡に分断することを促進する。デバ
イス３０の部分４２において、流れのフローは、乱流を
減少させる。この部分４２は、０．３〜１ｍの範囲の長
さを有し、よって比較的短く、最小の圧力降下を維持す
るものでもよい。液体の流れは，次いで、典型的には１
０〜２０ｍｓ-1の範囲にある速度で、ジェットとしての
ノズル４４を介して、本発明による装置が浸される液体
内に入る。かような速度は、ノズル４４の出口にて乱流
を発生する補助となり、より小さなサイズの気泡にガス
気泡を分断しやすくする。一方で、酸素気泡をノズルか
ら離れて処理されるべき多量の液体の領域に浸透させる
ことができる。ジェット内のエネルギーは、ゆえに、比
較的多量の液体中に放散され、液体を良好に混合された
状態に維持する補助となる。
【００２８】図６Ｂに示されたデバイス５０は、デバイ
スを通過する液体に空気を導入するためのものであり、
上流側にテーパーが付された部分５２と、下流側にほぼ
一定の断面積を有する部分５４と、を有する。部分５４
は、孔５５を有して形成されている。孔５５は、部分５
４を取り巻く環状空気分配チャンバ５６と連通する（図
において、チャンバ５６は部分５２に当接して示されて
いるが、実際には、１ｍまでの一定の直径の無孔管によ
って離れている）。チャンバ５６は、空気入口管６０と
連通する。操作において、圧力下の水又は液体の流れ
は、主導管４からテーパーが付された部分５２まで流れ
る。テーパーが付された部分５２及び部分５４は、流れ
の中に乱流を発生させる。溶解されるべき空気は、チャ
ンバ５６から孔５５を通過する通路によって、乱流の発
生している流れの中に導入される。再び、空気を含む液
体の流れが液体の本体に入るように配置され、本発明に
よる装置は、デバイス５０の出口６４にて乱流を発生す
るために十分な速度で、浸されて、ガス気泡を分断す
る。空気がチャンバ５６に供給されなければならない圧
力を減少させるために、ベンチュリは設けられていな
い。なぜなら、空気供給ラインにおける高い戻り圧は、
供給するための汚れていないポンプを要求するが、空気
ポンプの容量を減少させることが本発明の目的だからで
ある。
スを通過する液体に空気を導入するためのものであり、
上流側にテーパーが付された部分５２と、下流側にほぼ
一定の断面積を有する部分５４と、を有する。部分５４
は、孔５５を有して形成されている。孔５５は、部分５
４を取り巻く環状空気分配チャンバ５６と連通する（図
において、チャンバ５６は部分５２に当接して示されて
いるが、実際には、１ｍまでの一定の直径の無孔管によ
って離れている）。チャンバ５６は、空気入口管６０と
連通する。操作において、圧力下の水又は液体の流れ
は、主導管４からテーパーが付された部分５２まで流れ
る。テーパーが付された部分５２及び部分５４は、流れ
の中に乱流を発生させる。溶解されるべき空気は、チャ
ンバ５６から孔５５を通過する通路によって、乱流の発
生している流れの中に導入される。再び、空気を含む液
体の流れが液体の本体に入るように配置され、本発明に
よる装置は、デバイス５０の出口６４にて乱流を発生す
るために十分な速度で、浸されて、ガス気泡を分断す
る。空気がチャンバ５６に供給されなければならない圧
力を減少させるために、ベンチュリは設けられていな
い。なぜなら、空気供給ラインにおける高い戻り圧は、
供給するための汚れていないポンプを要求するが、空気
ポンプの容量を減少させることが本発明の目的だからで
ある。
【００２９】再度、図３及び図４を参照すると、図示さ
れているポンプ２は、装置全体を酸素化されるべき水の
タンクよりも低くすることができるように、よって酸素
源及び／又は空気源及びポンプ４用の電力線に対する連
結部のみがタンクの外側に作られるように、タンクの底
部又は特別に設けられたプラットフォーム（図示せず）
に立脚させることができる種類のものである。よって、
図３又は図４に示す種類の装置は、特に実施が簡単であ
る。
れているポンプ２は、装置全体を酸素化されるべき水の
タンクよりも低くすることができるように、よって酸素
源及び／又は空気源及びポンプ４用の電力線に対する連
結部のみがタンクの外側に作られるように、タンクの底
部又は特別に設けられたプラットフォーム（図示せず）
に立脚させることができる種類のものである。よって、
図３又は図４に示す種類の装置は、特に実施が簡単であ
る。
【００３０】欧州特許第６７３８８５Ｂ１号公報に開示
されているタイプのノズルは、本発明の装置と一緒に用
いることに特に適することがわかっている。かようなノ
ズル１００は図７に示されている。ノズル１００は、、
例えば切頭円錐１２２などの第１のほぼ収束部分及び第
２のほぼ拡幅部分１２４により形成されたダクト１０２
を備える（図７において、流れは、矢印で示されている
ように、ノズルを右から左に通過する）。第１の部分１
２２は、第２の部分１２４の入口端部１２８よりも狭い
出口端部１２６及びこれらの間に環状ギャップ１３０を
規定する２個の重なり部分を具備する。壁部分（例え
ば、第１及び第２の部分１２２，１２４の間に延在する
直円柱管１３２の形態である）及び部分１２２，１２４
により形成されたプレナムチャンバ１３１は、ガスを受
け入れ且つガスをダクト１２０を通過する液体の流れに
溶解させるためにガスを環状ギャップ１３０に向けて通
過させるように設けられている。第１及び第２の部分１
２２，１２４は、ネジ溝１３４，１３６によって、管１
３２に関して軸方向に移動し、環状ギャップ１３０のサ
イズよってガスを通過させ得る断面積のサイズを変化さ
せる。ノズル１００の操作は、欧州特許６７３８８５Ｂ
１号公報に記載されている。
されているタイプのノズルは、本発明の装置と一緒に用
いることに特に適することがわかっている。かようなノ
ズル１００は図７に示されている。ノズル１００は、、
例えば切頭円錐１２２などの第１のほぼ収束部分及び第
２のほぼ拡幅部分１２４により形成されたダクト１０２
を備える（図７において、流れは、矢印で示されている
ように、ノズルを右から左に通過する）。第１の部分１
２２は、第２の部分１２４の入口端部１２８よりも狭い
出口端部１２６及びこれらの間に環状ギャップ１３０を
規定する２個の重なり部分を具備する。壁部分（例え
ば、第１及び第２の部分１２２，１２４の間に延在する
直円柱管１３２の形態である）及び部分１２２，１２４
により形成されたプレナムチャンバ１３１は、ガスを受
け入れ且つガスをダクト１２０を通過する液体の流れに
溶解させるためにガスを環状ギャップ１３０に向けて通
過させるように設けられている。第１及び第２の部分１
２２，１２４は、ネジ溝１３４，１３６によって、管１
３２に関して軸方向に移動し、環状ギャップ１３０のサ
イズよってガスを通過させ得る断面積のサイズを変化さ
せる。ノズル１００の操作は、欧州特許６７３８８５Ｂ
１号公報に記載されている。
【００３１】ノズル１００は、空気及び酸素の両者を溶
解するために適している。よって、ノズル１００は図１
〜図５に示すいずれの実施形態にも適用可能である。特
に、ノズル１００は、実際、いくつかの点で図６Ａ及び
図６Ｂに示すノズル３０、５０よりも優れていることが
わかっている。第一に、幅３ｍで着座し、１０ｍ／ｓの
流速（喉部で計測して）で操作される場合には、ノズル
３０，５０は、ガス気泡が表面に到達する前方に約７ｍ
の範囲を与えるであろう。同様の条件で、ノズル１００
は９ｍ以上の範囲を与える。ノズル３０、５０の孔３
５、５５の総面積と同じ断面積を有するように調整され
たノズル１００の環状ギャップ１３０で、ノズル１００
は５０％以上効果的である。ノズル１００内の環状ギャ
ップ１３０のサイズの調節可能性は、重要である。なぜ
なら、この調節可能性によって、所定の割合で、ガスを
ダクト１２０に通過させるために必要なガスコンプレッ
サ上の戻り圧の変動を可能にするからである。最後に、
ノズル１００を貫通する液体フローは、円環１００を貫
通するガスフローを誘導するために十分であることがわ
かっている。これは、ガスが、圧力揺動吸着装置などか
らの出力など、低圧又は大気圧近傍でのみ得られる場合
に有利である。
解するために適している。よって、ノズル１００は図１
〜図５に示すいずれの実施形態にも適用可能である。特
に、ノズル１００は、実際、いくつかの点で図６Ａ及び
図６Ｂに示すノズル３０、５０よりも優れていることが
わかっている。第一に、幅３ｍで着座し、１０ｍ／ｓの
流速（喉部で計測して）で操作される場合には、ノズル
３０，５０は、ガス気泡が表面に到達する前方に約７ｍ
の範囲を与えるであろう。同様の条件で、ノズル１００
は９ｍ以上の範囲を与える。ノズル３０、５０の孔３
５、５５の総面積と同じ断面積を有するように調整され
たノズル１００の環状ギャップ１３０で、ノズル１００
は５０％以上効果的である。ノズル１００内の環状ギャ
ップ１３０のサイズの調節可能性は、重要である。なぜ
なら、この調節可能性によって、所定の割合で、ガスを
ダクト１２０に通過させるために必要なガスコンプレッ
サ上の戻り圧の変動を可能にするからである。最後に、
ノズル１００を貫通する液体フローは、円環１００を貫
通するガスフローを誘導するために十分であることがわ
かっている。これは、ガスが、圧力揺動吸着装置などか
らの出力など、低圧又は大気圧近傍でのみ得られる場合
に有利である。
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態の酸素化装置
の一部を斜視図で示す概略図である。
の一部を斜視図で示す概略図である。
【図２】図２は、本発明の第２の実施形態の酸素化装置
の一部を斜視図で示す概略図である。
の一部を斜視図で示す概略図である。
【図３】図３は、本発明の第３の実施形態の酸素化装置
の概略斜視図である。
の概略斜視図である。
【図４】図４は、本発明の第４の実施形態の酸素化装置
の概略斜視図である。
の概略斜視図である。
【図５】図５は、本発明の第５の実施形態の酸素化装置
の一部の平面図である。
の一部の平面図である。
【図６】図６Ａ及び図６Ｂは、図４及び図５に示す酸素
化装置に用いるノズルの断面図であり、図６Ａのノズル
は酸素導入用であり、図６Ｂのノズルは空気導入用であ
る。
化装置に用いるノズルの断面図であり、図６Ａのノズル
は酸素導入用であり、図６Ｂのノズルは空気導入用であ
る。
【図７】図７は、本発明の実施形態に用いるノズルの好
ましい形態の断面図である。
ましい形態の断面図である。
２：ポンプ ４：主導管 ６Ａ、６Ｂ、１００：副導管 ８Ａ：ベンチュリ １２：ノズル １４：酸素要求量検出センサ １５：制御手段 ３４：喉部 ３５，５５：ガス通過用孔 ３６，５６：チャンバ ５２：ノズル上流部分 ６４：ノズル出口 １２０：ベンチュリダクト １２２：ベンチュリダクトの第１の部分 １２４：ベンチュリダクトの第２の部分 １２６：ベンチュリダクトの第１の部分の出口端部 １２８：ベンチュリダクトの第２の部分の入口端部 １３０：環状ギャップ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｎ 33/18 １０２ Ｇ０１Ｎ 33/18 １０２ (72)発明者 セドリック・ハンソン イギリス国エルエヌ２・２アールズィー, リンカーン，ネッテルハム，パークサイド ナンバー 10 (72)発明者 マイケル・ジャック・レース イギリス国エス61・４ピーユー，サウス・ ヨークシャー，ロザラム，グリースバラ, コーチ・ロード 33
Claims (12)
- 【請求項１】 変動する酸素要求量を有する液体中に酸
素を含有するガスを溶解する方法であって、 液体を加圧する工程と、 液体の主流れを形成する工程と、 上記主流れを、各々が主流れの速度よりも大きな速度を
有する複数の副流れに分配する工程と、 各上記副流れを、各副流れに乱流を発生させるように構
成された手段に通過させる工程と、 ガスを乱流に導入し、ガスの気泡をより小さな気泡に分
断する乱流をさらに発生させるために十分な速度にてガ
スを含有する副流れを液体中に導入する工程と、を備え
る方法において、 酸素を複数の副流れの第１のセットに導入し、空気を複
数の副流れの第２のセットに導入し、 液体中の瞬間酸素要求量を検出し、 検出された瞬間酸素要求量に見合うように、導入された
酸素及び空気の相対比率を制御する、ことを特徴とする
方法。 - 【請求項２】 請求項１の方法であって、空気の導入速
度を一定に維持し、瞬間酸素要求量における検出された
変化に応じて、酸素の導入速度を変えることを特徴とす
る方法。 - 【請求項３】 請求項１又は請求項２の方法であって、
主流れの流速が０．６５〜１．３ｍｓ-1（２〜４フィー
ト／秒）の範囲にあることを特徴とする方法。 - 【請求項４】 請求項１〜請求項３のいずれか１の方法
であって、１０〜２０ｍｓ-1（３０〜６５フィート／
秒）の範囲にある速度を有する１以上のジェットの形態
で、各副流れが液体中に導入されることを特徴とする方
法。 - 【請求項５】 酸素要求量を有する液体中に酸素含有ガ
スを溶解するための装置であって、ポンプ（２）と、主
導管（４）と、上記主導管（４）と連通状態にあり且つ
流れている液体に乱流を発生させるような形状の複数の
第１及び第２の副導管（６Ａ、６Ｂ、１００）と、乱流
内にガスを導入する手段及び液体中で終止し且つさらに
乱流を発生するために十分な速度で液体が液体中に導入
されるように構成されている出口を有するノズル（１
２）と、液体中の酸素要求量を検出する手段と、を備え
る装置において、 上記第１及び第２の副導管（６Ａ、６Ｂ、１００）にガ
スを導入する手段が、それぞれ酸素及び空気を導入する
ように成されていて、 検出された酸素要求量に応答する制御手段（１５）が、
導入された酸素及び空気の相対比率を変えるように成さ
れている、ことを特徴とする装置。 - 【請求項６】 請求項５の装置であって、 前記副導管（６Ａ,６Ｂ）は、液体が主導管（４）から
各副導管（６Ａ、６Ｂ）へ流れる際に加速されるような
寸法とされていて、 各導管は、液体の流れ方向における断面積が徐々に減少
する区間を有し、 上記区間のすぐ下流に、導管を取り巻くチャンバ（３
６，５６）が設けられていて、 このチャンバ（３６，５６）内には、ガスが導入され、 このチャンバ（３６，５６）には、導管内でチャンバ
（３６，５６）から流体に至るガスの通過用の孔（３
５，５５）が設けられていることを特徴とする装置。 - 【請求項７】 請求項６の装置であって、 前記導管（６Ａ）のすべて又は各導管（６Ａ）は、導管
を流れる液体内に酸素を導入するように成されていて、 前記乱流を発生させる形状は、前記チャンバ（３６）が
取り巻く喉形状（３４）を有するベンチュリからなるこ
とを特徴とする装置。 - 【請求項８】 請求項６又は請求項７の装置であって、 前記導管（６Ｂ）のすべて又は各導管（６Ｂ）は、導管
を流れる液体内に空気を導入するように成されていて、 前記乱流を発生させる形状は、ノズル出口（６４）のノ
ズル上流部分（５２）からなることを特徴とする装置。 - 【請求項９】 請求項５の装置であって、 各副導管（１００）は、導管を流れる液体の通路用のベ
ンチュリダクト（１２０）を備え、 上記ベンチュリダクト（１２０）は、使用中に液体の流
れ方向に関してほぼ収束している第１の部分（１２２）
及び使用中に流体の流れ方向に関してほぼ拡がっている
第２の部分（１２４）により形成されていて、 上記第１の部分（１２２）は、上記第２の部分（１２
４）の入口端部（１２８）よりも小さな直径の狭い出口
端部（１２６）を有し、上記出口端部（１２６）は上記
入口端部（１２８）と上記出口端部（１２６）との間に
環状ギャップ（１３０）を形成するように、上記入口端
部（１２８）内に延在し、 上記ベンチュリダクト（１２０）を通過するすべての流
体とガスとの混合を促進するように、環状ギャップ（１
３０）にガスを供給する手段を提供する、ことを特徴と
する装置。 - 【請求項１０】 請求項５〜請求項９のいずれか１の装
置であって、 前記制御手段（１５）は、副導管（６Ａ、６Ｂ、１０
０）への液体の流速を効果的に独立して制御することを
特徴とする装置。 - 【請求項１１】 請求項５〜請求項１０のいずれか１の
装置であって、制御手段（１５）は、ガスを導入する手
段を効果的に独立して制御することを特徴とする装置。 - 【請求項１２】 請求項５〜請求項１１のいずれか１の
装置であって、 液体内の異なる位置での酸素要求量を検出するための複
数のセンサ（１４）が設けられていて、 制御手段（１５）は、ガス導入手段及び／又は各異なる
位置に近接して及び／又は各異なる位置にて副導管（６
Ａ、６Ｂ、１００）を貫通する液体の流れを独立して制
御するように成されている、ことを特徴とする装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GBGB9825380.0A GB9825380D0 (en) | 1998-11-19 | 1998-11-19 | Dissolution of gas |
| GB9825380.0 | 1998-11-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000153140A true JP2000153140A (ja) | 2000-06-06 |
| JP4175753B2 JP4175753B2 (ja) | 2008-11-05 |
Family
ID=10842721
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31533399A Expired - Fee Related JP4175753B2 (ja) | 1998-11-19 | 1999-11-05 | ガスの溶解方法及び装置 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6241897B1 (ja) |
| EP (1) | EP1002567B1 (ja) |
| JP (1) | JP4175753B2 (ja) |
| AT (1) | ATE257405T1 (ja) |
| AU (1) | AU775215B2 (ja) |
| CA (1) | CA2288496C (ja) |
| DE (1) | DE69914049T2 (ja) |
| GB (1) | GB9825380D0 (ja) |
| NZ (1) | NZ500986A (ja) |
Cited By (4)
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