JP2005125166A - 油水分離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
小型であっても長寿命な濾過器により、被処理液に含まれる油分を含む異物を除去できる油水分離装置を提供することである。
【解決手段】
濾過器５０の下流側に減圧室５１を設け、処理槽１１（の分離部８１）に気泡を供給する空気を減圧室から導入できるようにし、濾過器５０の通水抵抗が増加したとき上流側と下流側に圧力差を強制的に生じさせて、濾過器内の被処理液６０を吸い出す。また、濾過器の抵抗増大をひきおこすフィルタ５３での異物５４の目詰まりは、濾過器５０に気泡を流入させることによって気泡の膨張過程で異物を凝集させて、フィルタ５３での目詰まりを解消せしめ、濾過器５０としての機能を長期間維持せしめる。
【選択図】 図１

Description

本発明は油水分離装置に係わり、特に、処理槽に貯留した被処理液中に気泡を供給することによって被処理液に含まれる油分を気泡とともに浮上させ、水と油分とを分離させる浮上分離法による油水分離装置に関するものである。

浮上分離法による油水分離装置として、下記する特許文献に記述されるものがある。この装置では、大容量の処理槽から被処理液を汲み上げ、加圧した後に加圧空気を混合溶解させ、処理槽内にノズルから噴射減圧することによって処理槽内の被処理液中に気泡を発生させている。この気泡と油分が付着することで油分は気泡と共に浮上し、油と水分が分離する。

特開平５−３１７８４７号公報

上記従来技術において、油水を浮上分離できる条件は被処理液が単なる油と水の混合液の場合である。

しかし、被処理液には一般的に油以外にごみ，錆などが混じっており、これらは油に較べて比重量が大きいため気泡が付着しても浮上せず、液中に浮遊している。また、ごみ，錆などの浮遊物はそれ自体が核となって被処理液中の油を凝集し、気泡による油の浮上を妨げるため油水分離性能が低下する。

そこで浮上分離できない油を含む浮遊物を除去し、被処理液の油分濃度を低減する手段として、処理槽で気泡により油分を分離した後、浮遊物除去を目的とした濾過器に被処理液を通すことを行う。濾過器のフィルタとしては、一般的にごみ，錆を除去できる濾紙，濾布などのほかに、油分の吸着が可能な高分子化学繊維のチップなどが用いられている。

濾過器への被処理液通水は、処理槽と濾過器の水位差によって流れるようになっており、油水分離装置の実用上許容される外形寸法によって、処理槽と濾過器の設計最大水位差が制限される。このため、濾過器の設計は通水抵抗を少なくする必要があり、濾過器を大型にするかフィルタの密度を低減する方法がとられるが、濾過器の大型化は油水分離装置の大型化につながり設置面積が大きくなる。一方、フィルタの密度低減は、被処理液の濾過品質低下を引き起こす可能性がある。

それゆえ本発明の目的は、被処理液の浮遊物を除去する濾過器が小型であっても通水でき濾過品質を維持できる油水分離装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、被処理液の浮遊物を除去するにしたがってフィルタが汚染し、通水抵抗が増加する濾過器をクリーニングできる油水分離装置を提供することにある。

上記目的を達成する本発明油水分離装置の特徴とするところは、処理槽に貯留した被処理液中に含まれる油分を浮上させ水と油分とを分離し、さらに被処理液中の浮遊物を濾過器のフィルタで濾過する油水分離装置において、フィルタを内蔵した濾過器に濾過器内を減圧する減圧手段を設けたことにある。

また、減圧手段は濾過器と連通した減圧室であり、処理槽における被処理液中に含まれる油分を浮上させ水と油分とを分離させる気泡を供給するための空気を減圧室から吸入できる配管と大気から吸入できる配管を備え、配管途中に設けたバルブによって空気の吸入路を減圧室と大気に切替ができることにある。

本発明装置によれば、減圧手段で濾過器内を減圧すると、濾過器内において気泡が膨張し、フィルタ周囲に存在している浮遊物は凝集し、濾過器のクリーニングが行なわれて通水性が向上するので、濾過器は小型であっても濾過品質を維持できる。

以下、図１に示した本発明の一実施形態になる油水分離装置について説明する。

図１に示した油水分離装置は、一例として空気圧縮機から排出されるドレンを処理するものとして使用する。

図１において、１１は処理槽であり、処理槽１１には、被処理液６０を貯留し油水分離を行なう分離部８１とこの分離部８１で浮上分離した油分６２ａを回収する浮上油受け部８２とを区画分離する遮蔽板１２を設けてある。

処理槽１１における分離部８１の底に取り付けた配管３０はバルブ３６を介して循環ポンプ３１と接続し、循環ポンプ３１の出口側配管３７はノズル３３に接続してある。このノズル３３は分離部８１における処理槽１１の側壁下部の大気泡除去器１３内に設けてあり、ノズル３３の吐出口は大気泡除去器１３内で分離部８１側に向けて開口している。分離部８１内における大気泡除去器１３には多数の穴１６，１７を設けてある。穴１６は上向きに開口し、穴１７は横向きに開口している。

配管３０から循環ポンプ３１を経てノズル３３に至る経路は、槽外循環をなす被処理液の循環配管系を構成している。循環ポンプ３１の一例としては渦流ポンプを使用しており、図示していないが循環ポンプ３１の出口には被処理液の圧力（水圧）を測定するゲージを設けてある。

未処理な被処理液の供給系統を構成する供給管２３には、バルブ２２とバルブ３４を有し、バルブ２２の経路は供給ポンプ２１を備え、配管２４、配管２５を介して図示していない被処理液の貯留槽に接続してある。さらに供給管２３には、バルブ３４を開いた場合に空気供給管３５から空気を取り込むようになっている。なお、バルブ３４は開閉や流れる方向が電磁式に切り替えられる三方弁である。

循環ポンプ３１が動作し循環配管系を被処理液が流れる時、空気供給管３５から取り込まれた（導入した、或いは、吸入した）空気は被処理液に溶解し、ノズル３３から噴出した後に気泡となる。

この時に生じた大気泡は大気泡除去器１３内を流れるが、この間に大気泡は微細気泡よりも早く浮上するため、管１４を通って処理槽１１の上部に排出され、微細気泡は穴１６，１７から分離部８１に噴出する。

分離部８１の上部には分離部８１の上部から処理済の被処理液（処理水）６０を排出する排出管４０を設けてあり、排出管４０は分離部８１との接続部（管座，被処理液の排出口）から持上げ、分岐した片側は分離部８１の液面よりも高い位置で大気に開放し、分岐した他方は最高位を処理槽１１における遮蔽板１２の最高位より低くしてある。また、その下流を分離部８１との接続部よりも低い位置まで配管してあり、その途中にバルブ４５を有している。

従って、分離部８１内に被処理液を供給し貯留させる場合、バルブ４５を開放してあれば、被処理液６０は排出管４０から流出して、分離部８１における被処理液面６１は排出管４０の分岐部最高位で規制され、バルブ４５を閉止し分離槽８１内に被処理液６０を供給していけば、被処理液面６１は排出管４０の分岐部最高位よりも上昇していくので、排出管４０はバルブ４５の開閉で被処理液を排出し、水位を調整する機能を備えていることになる。なお、被処理液面６１の上部には油水分離で上昇した浮上油層６２ａが形成される。

分離部８１から排出管４０を介して流出する被処理液６０に分離部８１内を上昇中の微細気泡及び油粒子が混入することを防止する仕切り板１５を設け、ポケット状吸入部８３を形成している。仕切り板１５の最高位は排出管４０の分岐部最高位、即ち、バルブ４５を開放している時の被処理液面６１より低くしてある。また、仕切り板１５の最高位は排出管４０の分離部８１との接続部（管座）より高くしてある。

浮上油受け部８２の底部には、回収浮上油６２ｂを排出する油分回収配管６３を設けてある。図示しないが、処理槽１１における分離部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あり、分離部８１内部の液体を排出する必要がある場合にこれらを用いる。

排出管４０の分岐部は、バルブ４５を介して濾過器５０に配管４１で接続してある。配管４１と濾過器５０を接続については、図２に示すように、被処理液６０が濾過器５０のフィルタ５３に満遍なく接するようにするため、配管４１は濾過器５０に充填したフィルタ５３の下方である濾過器５０の底部近くで開口し、濾過器５０における出口はこの開口より上方に位置せしめてあることから、配管４１から流出した被処理液６０は濾過器５０内で上昇流となって濾過器５０の上部における出口に到る。

濾過器５０における出口の下流には、減圧室５１を配管４２で接続してあり、濾過器５０と減圧室５１は配管４２で連通している。減圧室５１の上部と下部には管座があり、上部の管座は配管３８を介して、処理槽１１の被処理液に気泡を発生させるための空気を供給するバルブ３４とつながっている。下部の管座は、バルブ４６を有する配管４３と接続してある。減圧室５１は濾過器５０よりも低い位置に設置してあり、バルブ４５、バルブ４６が開いている状態で配管４０から被処理液６０が流下したとき、配管４０の分岐部水頭と減圧室５１に接続されたバルブ４６を有する配管４３の水頭との水頭差で被処理液６０は自然に流れるようにしてある。

濾過器５０内のフィルタ５３が被処理液の浮遊物で目詰まりを生じ抵抗が増加してくると、配管４０から流下した処理水は濾過器５０の抵抗に相当する水頭が配管４１、バルブ４５、配管４０からなる濾過器５０の上流配管系に生じる。この水頭が配管４０の分岐部よりも高くなると分離槽８１の被処理液面６１が上昇するので、事前に水頭の上昇を検知するために配管４１、バルブ４５、配管４０からなる濾過器５０の上流配管系の途中に液面スイッチ４７を設けてあり、図示した液面４８でスイッチが作動するよう設定してある。

図示していない制御盤には、液面スイッチ４７が作動した時、循環ポンプ３１運転の条件でバルブ４６を閉じ、バルブ３４は配管２３と配管３８が通じるように切り替えられる制御が組み込まれている。

次に、油水分離装置の動作を説明する。
処理槽１１及び循環ポンプ３１及び配管３０、配管３７には予め水道水を貯留しておく。

図示していない被処理液タンクと供給ポンプ２１は配管２５で接続されており、運転開始によってバルブ２２、バルブ３６を開き、供給ポンプ２１が一定時間稼動し未処理の被処理液を処理槽１１に取り入れる。このとき、供給ポンプ２１の供給量に応じて貯留されていた水道水は配管４０、バルブ４５、濾過器５０、減圧室５１を経てバルブ４６から装置外へ排水される。

供給ポンプ２１の停止と同時にバルブ２２を閉じ、循環ポンプ３１を運転すると、水道水と被処理液の混合液が配管３０，バルブ３６を流れることによって、供給管２３側が負圧となり、溶解用空気が空気供給管３５から流入する。循環ポンプ３１は流入した空気と循環する被処理液を充分攪拌し加圧することで、流入した空気は循環する被処理液中に溶解する。循環ポンプ３１で加圧された被処理液と溶解した空気はノズル３３から大気泡除去器１３の被処理液中に吐出することで減圧され、水に溶解していた空気は気泡となる。

循環ポンプ３１による加圧で被処理液に溶解する空気量は加圧下ではヘンリー（Ｈｅｎｒｙ）の法則に従ったものとなり、配管３０，バルブ３６を流れる被処理液にかかる圧力，及び配管３０，バルブ３６を流れる流量に比例して溶解する空気量は多くなる。また配管３０，バルブ３６を流れる被処理液の温度が低い程、溶解する空気量は多くなる。実際の運転では圧力，流量を設定値一定となるように運転する。

径の大きな気泡の大気泡は浮力が大きく働くから微細気泡よりも早く浮上する。早い浮上は、油水分離に寄与しないし、分離部８１内での流れを乱して微細気泡と油分の接触を阻害し、分離性能を低下させかねない。

ノズル３３で発生した気泡は分離部８１に至る前に大気泡除去器１３内を流れるが、この間に大気泡は微細気泡よりも早く浮上するため、管１４を通って処理槽１１の上部に排出される。一方微細気泡は浮上が遅いため、大気泡除去器１３を処理槽１１の方に向かって流れ、大気泡除去器１３に設けた穴１６、１７から分離部８１に均一な流れを形成して吐出される。分離部８１における被処理液６０中の油分は、微細気泡に付着して浮上する。

この運転状態を一定時間維持すると、分離された油分は分離部８１の上部に浮上して浮上油層６２ａを形成し、被処理液６０の油水分離が完了する。以上の運転を１サイクルとして、以降この動作を繰り返す。

処理のサイクルが次行程に入ると供給ポンプ２１によって新たな未処理の被処理液６０を分離部８１に導入するが、その場合、分離部８１に供給された被処理液の液量分だけ分離部８１の処理済みの液は配管４０から押し出される。これは新たな未処理の被処理液６０の温度が分離部８１の被処理液６０の温度より低く、密度が高くて比重が大きいことから、バルブ３６から流入する未処理の被処理液６０は分離部８１の底部側に溜まっていくことによる。そしてバルブ４５を閉じてあれば、浮上油層６２ａは仕切り板１２を越えて浮上油受け部８２に溢流し、被処理液６０が溢流しだす寸前にバルブ４５を開放する。

すると処理済みの被処理液６０はごみ、錆など浮上しない異物とともに配管４０を通って処理槽１１（分離部８１）から濾過器５０に排出される。分離部８１での被処理液面６１と配管４０内の液面は同一高さであり、押し出された被処理液６０はバルブ４５，配管４１を経て濾過器５０に入り、フィルタ５３によって被処理液６０に浮遊する異物が除去される。

図２に、濾過器５０の内部構造を示す。
濾過器５０には被処理液６０の入口配管４１と出口配管４２があり、フィルタ５３を充填してある。被処理液６０中の異物５４は被処理液６０が入口配管４１から出口配管４２に至る間にフィルタ５３で捕集され、次第にフィルタ５３が目詰まりするにつれて通水抵抗が増加する。

通水抵抗は入口配管４１と出口配管４２の水頭差で現れ、抵抗が増加すると入口配管４１内の液面はバルブ４５を経て液面スイッチ４７の設定値４８に達する。液面スイッチ４７が作動すると図示していない制御盤によって、ポンプ３１が運転状態のとき、バルブ３４の通路が配管３８と供給管２３がつながるように切り替わる。また、同時にバルブ４６が閉となり、減圧室５１は濾過器５０内の被処理液６０と配管２３内の被処理液に密封された空間が形成される。

ポンプ３１の運転によって供給管２３内は負圧となり、減圧室５１の空気は徐々にポンプ３１に吸引され、それに伴って濾過器５０の被処理液６０は減圧室５１に流入する。液面スイッチ４７の設定値４８にあった配管４１内の液面は、濾過器５０内の被処理液６０が減圧室５１に移動するにつれて低下し、最終的には配管４１の下端に達する。

この状態からさらに減圧室５１の内圧が低下すると、配管４１内の空気が濾過器５０に流入し気泡を形成する。この気泡はフィルタ５３の間を、大気圧状態から減圧室５１の内圧状態まで、膨張しながら出口配管４２に浮上する。

この課程で、フィルタ５３に捕集されたごみ，錆などの異物５４は、気泡が膨張するエネルギーで凝集され、フィルタ５３から分離し収縮して、フィルタ５３間の空間が拡がって元に戻るようになり、濾過器５０の通水抵抗は低下し、濾過器５０は機能を回復する。

この制御は図に示していない制御盤によって、予め設定した時間で復帰するように制御プログラムを設定してあり、タイムアップするとバルブ３４は配管３５と供給管２３が繋がるように切り替わり、バルブ４６は開く。

減圧室５１の内圧は濾過器５０から配管４２を通って流入する気泡によって大気圧に戻っており、バルブ４６が開くと同時に、減圧室５１に貯留した被処理液６０は配管４３，バルブ４６を経て装置の外へ排出される。

濾過器５０内で凝集しフィルタ５３から分離し収縮したごみ，錆などの異物５４は、分離部８１に未処理の被処理液６０が導入され、処理済みの被処理液６０が配管４０から排出される時の流れに乗って、減圧室５１を経て配管４３，バルブ４６を介して装置の外へ排出される。

以上説明したように本実施形態によれば、油水分離の品質を高めるための被処理液の異物除去機能を、小型の濾過器に纏めることができるだけでなく、小型でも濾過器の寿命を長期化することができ、装置の小型化を図ることができることから、装置の設置面積は小さくて済む。

なお、上記実施形態では、大気泡除去器１３は分離部８１に管路を差し込み、その管路に穴１６，１７を設けた構成としているが、管路を分離部８１の底部側壁に開口した形で接続し、ノズル３３から直接微細気泡を分離部８１に噴出させる構成としても良い。

また、循環配管系での被処理液の槽外循環を利用して濾過器５０の減圧を行うようにしているが、装置の設置場所に減圧手段があれば、その減圧手段と濾過器５０とをバルブを介して接続し、このバルブを液面スイッチ４７による液面設定値４８の検知により開閉制御するようにしても良い。

本発明の一実施形態になる油水分離装置を示す図である。 図１に示した濾過器の内部構造と異物付着の状態を説明する図である。

符号の説明

１１…処理槽
１２…遮蔽板
１５…仕切り板
２１…供給ポンプ
２２，３４，３６，４５、４６…バルブ
２３，２４，２５，３０，３５，３７，３８，４０，４１，４２，４３…配管
３１…循環ポンプ
３３…ノズル
５０…濾過器
５１…減圧室
５３…フィルタ
５４…異物
６０…被処理液
６２ａ…浮上油層
６２ｂ…回収浮上油
８１…分離部
８２…浮上油受け部
８３…ポケット状吸入部

Claims (5)

1. 処理槽に貯留した被処理液中に含まれる油分を浮上させ水と油分とを分離し、さらに被処理液中の浮遊物をフィルタで濾過する油水分離装置において、
   該フィルタを内蔵した濾過器に該濾過器内を減圧する減圧手段を設けたことを特徴とする油水分離装置。
2. 上記請求項１に記載の油水分離装置において、該減圧手段は該濾過器と連通した減圧室であり、該処理槽における被処理液中に含まれる油分を浮上させ水と油分とを分離させる気泡を供給するための空気を該減圧室から吸入できる配管と大気から導入できる配管を備え、配管途中に設けた弁によって空気の導入路を減圧室と大気に切り替えができるようにしてあることを特徴とする油水分離装置。
3. 上記請求項１に記載の油水分離装置において、該濾過器の入口と該処理槽における被処理液の排出口を結ぶ配管の途中を処理槽の液面より高い位置で大気に開放し、被処理液中に気泡を供給するための空気を減圧手段から導入したとき、該濾過器における被処理液の排出とともに該濾過器の入口と該処理槽の排出口を結ぶ配管を経由して空気を該濾過器に通気し、空気が大気圧から減圧手段の圧力に膨張する課程で該濾過器内のフィルタに付着した浮遊物を凝集するようになされていることを特徴とする油水分離装置。
4. 上記請求項３に記載の油水分離装置において、該濾過器の入口と該処理槽の排出口を結ぶ配管の途中に液面が上昇したことを検知するスイッチを設け、該スイッチが液面の上昇を検知したら被処理液中に気泡を供給するための空気を減圧手段から導入し、該減圧手段を減圧するようになされていることを特徴とする油水分離装置。
5. 上記請求項３に記載の油水分離装置において、該濾過器と該処理槽を結ぶ該配管の該濾過器における入口は該濾過器に充填したフィルタの下方に開口させてあり、該濾過器と該減圧手段を接続する配管の該濾過器における接続部は該開口より上方に位置せしめてあることを特徴とする油水分離装置。
   

Images