JP2005334839A - 油水分離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 フロート自身を弁体として形成することで、このフロートの浮沈動作で直接的に排水流路を開閉させるようにして、その構造を簡単にさせると共に、部品点数を減少させ、又、単純な動作で油水の分離ができる油水分離装置の提供。
【解決手段】 収容容器１２内に立設された垂直排水管１３の排水流路１６内に、弁口２０に直接に嵌合して開閉させる球状フロート弁２１が配置されると共に、この球状フロート弁は水と油の中間の比重に設定され、球状フロート弁が油水混合液の水分に浸かる状態では、水との比重差により球状フロート弁が浮上して弁口が開き、球状フロート弁が油水混合液の油分に浸かった状態では、油との比重差により球状フロート弁が沈下して弁口が閉鎖するように形成されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、産業廃油や海上流出油等の油、主に流動性が高い低粘度の油と水との油水混合液を処理対象とし、油と水の比重差を利用して油と水を分離させるようにした油水分離装置に関するものである。

従来、油と水の比重差を利用して、油と水を分離させるようにした種々の油水分離装置が提案されている（特許文献１（従来技術１）、特許文献２（従来技術２）参照）。

従来技術１の油水分離装置は、流入口と排出口の間に油水分離室が形成され、前記排出口に連通する仕切筒の下端口に開閉弁が設けられ、この開閉弁の弁体に水と油の中間の比重を有するフロート体が連結された構造になっていた。

そして、油水分離室に流入した油水混合液が比重差によって下層水分と上層油分に分離していくと、フロート体が下層水分に浸かる状態になる。これにより、フロート体が比重差により浮上して弁体が開放作動し、開閉弁が開放して仕切筒から排水口を経て下層水分を排出させることができる。
この下層水分の排出により上層油分のレベルが下がると、中空フロートが上層油分に浸かる状態になるため、フロート体が比重差により沈下して弁体が閉鎖作動し、開閉弁が閉鎖して上層油分が排出しないようにさせることができる。

しかしながら、上記従来技術１の油水分離装置は、中空フロート自身が開閉弁の弁体ではなく、中空フロートが開閉弁の弁体に連結されて、この中空フロートの浮沈動作で間接的に開閉弁を開閉させる、いわゆるボールタップ弁であるため、その構造が複雑になると共に、部品点数が多くなり、メンテナンス面やコスト面で不利になるという問題があった。

従来技術２の油水分離装置は、油水分離槽が仕切壁により複数の画室に区画され、前端の画室の外壁に流入管が連結され、各仕切壁の上部に逆Ｌ字状の連通管が取り付けられ、後端の画室の外壁に逆Ｌ字状の流出管が取り付けられた構造になっていた。

そして、流入管から油水分離槽に油水混合液が流入すると、この油水混合液は比重差によって下層水分と上層油分に分離していきながら、その下層水分が連通管を通して順次に各画室を通過していく。
この下層水分は、油分が完全に分離したものではなく、油分が混合した状態にあるため、この下層水分が連通管を通して順次に各画室を通過していく間に、次第に油水分離が進行し、最終的に油分をきれいに分離した下層水分を流出管から排出させることができる。なお、各各画室内の上層油分は、ポンプ等の適宜手段によって排出させることになる。

しかしながら、上記従来技術２の油水分離装置は、下層水分を各画室に順次に移動させていくといっても、この下層水分には多くの油分が混合した状態にあるため、十分な油水分離を行なうには、各画室内での滞留時間を長くとる必要があり、これでは、油水分離の処理時間が長くなってしまうという問題があった。
実開平３−８３６０３号公報 特開平１０-３３７４０３号公報

本発明では、フロート自身を弁体として形成することで、このフロートの浮沈動作で直接的に排水流路を開閉させるようにして、その構造を簡単にさせると共に、部品点数を減少させ、又、単純な動作で油水の分離ができる油水分離装置を提供することを第１の課題としている。

又、下層水分を移動させて分離するのではなく、油水混合液の上層油分を移動させ、しかもこの上層油分をオーバーフローで移動させるのではなく、仕切壁の下側を潜らせて移動させることにより、油水混合液から上層油分をきれいに分離させることができる油水分離装置を提供することを第２の課題としている。

又、毛細管現象を利用することで、簡単な構造でありながら、油水混合液から上層油分をきれいに分離できるようにした油水分離装置を提供することを第３の課題としている。

上記第１の課題を解決するために、本発明（請求項１）の油水分離装置は、
内部を排水流路に形成した垂直排水管が油水混合液を収容する収容容器内に立設されると共に、その収容容器の底部に排油口が形成され、
前記垂直排水管には、収容容器内の油水混合液を排水流路に流入させる導入孔が形成されると共に、排水流路には前記導入孔よりも下方位置に弁口が形成され、
前記排水流路内に、前記弁口に直接に嵌合して開閉させる球状フロート弁が配置されると共に、この球状フロート弁は水と油の中間の比重に設定され、
前記球状フロート弁が油水混合液の水分に浸かる状態では、水との比重差により球状フロート弁が浮上して弁口が開き、排水流路が開通して水分が排出するように形成され、
前記球状フロート弁が油水混合液の油分に浸かった状態では、油との比重差により球状フロート弁が沈下して弁口が閉鎖し、排水流路が閉塞して油水混合液が排出しないように形成されている構成とした。

上記第２の課題を解決するために、本発明（請求項２）の油水分離装置は、
油水混合液を流入させる密閉処理槽が、流入口を有する流入側室と、排出口を有する排出側室に仕切壁によって区画され、
前記仕切壁の下方に、前記流入側室と排出側室との連通口が形成され、
前記流入側室内に圧力空気を供給するための空気供給装置が設けられ、
前記仕切壁の下部が油水混合液中に没するように密閉処理槽内に油水混合液を収容させた状態で、前記空気供給装置からの圧力空気を流入側室内に供給することで、流入側室内の液面を押し下げて、仕切壁の下方を潜らせるように流入側室から排出側室に油水混合液の上層油分を移動させるように形成されている構成とした。

上記第３の課題を解決するために、本発明（請求項３）の油水分離装置は、
油水混合液を流入させる密閉処理槽が、流入口を有する流入側室と、排出口を有する排出側室に仕切壁によって区画され、
前記仕切壁の下方に、前記流入側室と排出側室との連通口が形成され、
前記排出側室の排出口には多数枚の垂直板材を横方向に積層して、垂直板材間の隙間から油水混合液の上層油分を毛細管現象で吸い上げる積層排出体が設けられている構成とした。

なお、前記発明（請求項２又は請求項３）の油水分離装置において、密閉処理槽の底部にヒータが配設されている態様（請求項４）がある。

本発明（請求項１）の油水分離装置は、球状フロート弁が排水流路内の弁口に直接に嵌合して、その弁口を開閉させることで、排水流路を開通させ、又、排水流路を閉塞させるように形成されている。
このように、球状フロート弁自身が弁体として形成されているため、球状フロート弁の浮沈動作で直接的に排水流路を開閉させることができ、その構造を簡単にさせると共に、部品点数を減少させ、又、単純な動作で油水分離ができる。

本発明（請求項２）の油水分離装置は、圧力空気を流入側室内に供給することで、流入側室内の液面を押し下げて、仕切壁の下方を潜らせるように流入側室から排出側室に油水混合液の上層油分を移動させるように形成されている。
このように、下層水分を移動させて分離するのではなく、油水混合液の上層油分を移動させ、しかもこの上層油分をオーバーフローではなく、仕切壁の下側を潜らせて移動させるため、油水混合液から上層油分をきれいに分離させることができる。

本発明（請求項３）の油水分離装置は、多数枚の垂直板材を横方向に積層した積層排出体が排出口に設けられているため、垂直板材間の隙間から油水混合液の上層油分を毛細管現象で吸い上げることができる。
このように、毛細管現象を利用しているので、簡単な構造でありながら、油水混合液から上層油分をきれいに分離させることができる。

又、本発明（請求項４）のように、密閉処理槽の底部にヒータを配設させると、油水混合液の加熱による対流で油分の上昇が促進され、分離時間の短縮を図りながら上層油分と下層水分をきれいに分離させることができる。

なお、油水混合液は、容器や槽に収容した状態では、比重差によって次第に下層水分と、上層油分に分離していくことになるが、下層水分と上層油分と言っても１００％水分と１００％油分に分離しているものではない。
本発明で、下層水分と言うときには水分の含有率が多く、又、上層水分と言うときには油分の含有率が多いもの指し、油水混合液の下層にいくほど水分の含有率が多くなり、油水混合液の上層にいくほど油分の含有率が多くなる。

以下、本発明の実施例を図面によりに説明する。
本実施例の油水分離装置は、本発明の請求項１の油水分離装置に対応した第１分離装置と、請求項２の油水分離装置に対応した第２分離槽と、請求項３の油水分離装置に対応した第３分離槽とを備え、この第２分離槽と第３分離槽が油水分離槽に組み込まれている。

図１は本実施例の油水分離装置を示す全体図、図２は第１分離装置の要部を示す断面図、図３は油水分離槽の断面図である。

第１分離装置１は、上面に油水混合液の供給口１０が形成されると共に、底部に排油口１１が形成された収容容器１２を備え、この収容容器１２の底面を貫通して垂直排水管１３が立設されている。
前記供給口１０には開閉蓋体１４が設けられ、排油口１１には排油開閉弁１５が設けられている。

前記垂直排水管１３は、上端が大気開放して、その内部が排水流路１６に形成され、この排水流路１６に収容容器１２内の油水混合液を流入させるための多数の導入孔１７が形成されている。
なお、垂直排水管１３の下端には排水開閉弁１８が設けられている。

前記収容容器１２には、前記導入孔１７よりも上側に位置してスクリーン１９が設けられており、前記供給口１０から供給された油水混合液を前記スクリーン１９に通すことで、収容容器１２の底部に至る油水混合液を下層水分と上層油分とに分け易くさせている。

前記排水流路１６には前記導入孔１７よりも下方位置に、排水流路１６の管径を下方に向けて次第に小径にしたテーパ状の弁口２０が形成され、この弁口２０の内面に直接に嵌合して、排水流路１６を開閉させる球状フロート弁２１が配置されている。

前記球状フロート弁２１は、ピンポン球のような中空球で形成され、水の比重１と、油の比重０．９５との中間の比重０．９８程度に設定されている。

従って、この第１分離装置１では、収容容器１２に収容された油水混合液が下層水分と上層油分に分離していくと、その下層水分が導入孔１７を通して垂直排水管１３の排水流路１６内に流入していき、前記球状フロート弁２１が下層水分に浸かる状態になる。
この状態では、水との比重差により球状フロート弁２１が浮上するため、球状フロート弁２１と排水流路１６の内面との間に隙間が生じて弁口２０が開くもので、これにより、排水流路１６が開通して水分を排出させることができる。

そして、上記のようにして水分が排出されていくと、上層油分のレベルが下がり、球状フロート弁２１が油分に浸かった状態になる。
この状態では、油との比重差により球状フロート弁２１が沈下するため、球状フロート弁２１が排水流路１６の内面に密着して弁口２０が閉じるもので、これにより排水流路１６が閉塞して油水混合液の排出を停止させることができる。

このようにして、球状フロート弁２１の浮沈を利用して油水混合液の下層水分を垂直排水管１３の排水流路１６から排出させると、収容容器１２内には、上層油分が残るもので、この上層油分を、前記排油口１１に接続した連通管２２を通して油水分離槽３内に供給させるようになっている。

前記油水分離槽３には、手前側から第１分離槽４と、第２分離槽５と、第３分離槽６が順に組み込まれている。

前記第１分離槽４は、油水混合液を流入させる密閉処理槽に形成され、内部が第１仕切壁４０と第２仕切壁４１によって前室４２、中室４３、後室４４に区画され、前記第１仕切壁４０の上方に前室４２と中室４３との連通口４５が形成され、前記第２仕切壁４１の下方に中室４３と後室４４との連通口４６が形成されている。
そして、前室４２内には、前記連通管２２の先端が底部近くまで延長して配管され、かつ後室４４の上部に第２分離槽５との連通口４７が開口され、この連通口４７には後室４４から第２分離槽５への流入のみを許容させる一方向開閉弁４８がヒンジによって取り付けられている。
又、第１分離槽４の上壁には、内部に圧力空気を供給するためのノズル４９が取り付けられ、このノズル４９は図示省略した空気供給装置に接続されている。

従って、前記第１分離装置１の排油口１１から排出された上層油分（油水分離槽３に流入する時点では油水混合液となるため、排油口１１から排出された上層油分については、以下、油水混合液という）は、連通管２２を通して前室４２内に流入し、ここで、比重差により下層水分と上層油分に分離し、上層油分が第１仕切壁４０の上縁を越えてオーバーフローし、中室４３に流入する。
この中室４３に流入した上層油分は、さらに下層水分と上層油分に分離していき、その下層水分が連通口４６を通して後室に流入し、ここでも下層水分と上層油分に分離され、その上層油分が連通口４７の一方向開閉弁４８を押し開いて第２分離槽５内に流入して行く。
なお、第１分離槽４の前室４２及び後室４４の底部には、図示省略した排水口が形成され、この排水口を通して下層水分を排出させるようになっており、この排水した下層水分を前記第１分離装置１に供給して、再度の油水分離処理を行うようにしてもよい。

次に、前記第２分離槽５は、油水混合液を流入させる密閉処理槽に形成され、前記連通口４７を流入口とした流入側室５０と、排出口５１を有する排出側室５２に仕切壁５３によって区画されている。
前記仕切壁５３の下方には、流入側室５０と排出側室５２との連通口５４が形成され、かつ前記流入側室５０内の上壁には、流入側室５０の内部に圧力空気を供給するためのノズル５５が取り付けられ、このノズル５５は図示省略した空気供給装置に接続されている。
前記排出口５１には、排出側室５２から第３分離槽６への流入のみを許容させる一方向開閉弁５６がヒンジによって取り付けられている。

又、この第２分離槽５には、水位Ｗが前記連通口５４よりも上方になるように（仕切壁５３の下部が没するように）温水が予め収容され、この温水は流入側室５０の底部に設けたヒータ５７によって加温されている。なお、温水を使用する必要は必ずしもなく、油水混合液を直接に加熱してもよい。

従って、前記第１分離槽４から連通口４７を流入口として第２分離槽５に流入した上層油分（第２分離槽５に流入する時点では油水混合液となるため、第１分離槽４から流入した上層油分については、以下、油水混合液という）は、流入側室５０で比重差により下層水分と上層油分に分離する。

このとき、流入した油水混合液は、予め収容していた温水中に流入していくもので、このとき、比重の関係で対流が生じ難い油分に対し、水分は温水の対流によって下方に引き込まれるため、下層水分と上層油分との分離を促進させ、なおかつ油分の粘性の硬度を軟化させて分離し易くすることができる。

このようにして流入側室５０で下層水分と上層油分に分離させた状態で、前記空気供給装からの圧力空気をノズル５５から流入側室５０内に供給させるもので、これにより流入側室５０内の液面が押し下げられ、流入側室５０の上層油分を仕切壁５３の下方を潜らせるように流入側室５０から排出側室５２に移動させることができる。
これにより、排出側室５２の上部には、上層油分が溜まっていき、この上層油分は排出口５１の一方向開閉弁５６を押し開いて第３分離槽６内に流入して行く。
なお、第２分離槽５の底部には、図示省略した排水口が形成され、この排水口を通して下層水分を排出させるようになっている。

次に、前記第３分離槽６は、油水混合液を流入させる密閉処理槽に形成され、前記排出口５１を流入口とした流入側室６０と、排出口６１を有する排出側室６２に仕切壁６３によって区画されている。
前記仕切壁６３の下方には、流入側室６０と排出側室６２との連通口６４が形成され、かつ前記流入側室６０内の上壁には、流入側室６０の内部に圧力空気を供給するためのノズル６５が取り付けられ、このノズル６５は図示省略した空気供給装置に接続されている。
又、この第２分離槽６の底部にはヒータ６６が設けられている。

前記排出口６１は、排出側室６２の上壁に形成され、この排出口６１には多数枚の垂直板材６７を横方向に積層した積層排出体６８が設けられている。
この積層排出体６８を構成する垂直板材６７としては、プラスチック板やガラス板や金属板等を使用できるもので、その表面粗さは、毛細管現象を生じ易いものであれば、密面でも粗面でも構わない。

従って、前記第２分離槽５から排出口５１を流入口として第３分離槽６に流入した上層油分（第３分離槽６に流入する時点では油水混合液となるため、第２分離槽５から流入した上層油分については、以下、油水混合液という）は、比重差により下層水分と上層油分に分離する。
このとき、流入した油水混合液は、ヒータ６６による加温で油中のＮ−ヘキサンが軟化されて、水分との結び付きを切り離し易くすることから、下層水分と上層油分との分離を促進させることができる。

そして、排出側室６２の上部に溜まった上層油分は、積層排出体６８の垂直板材６７，６７間の隙間から毛細管現象によって吸い上げられ、排油室６９に設けた排油口７０から排出される。この場合、垂直板材６７，６７間に油分が吸い上げられていくと、この垂直板材６７，６７間には水分が侵入できなくなり、油分のみを吸い上げていくことができる。
又、前記空気供給装からの圧力空気をノズル６５から流入側室６０内に供給させると、流入側室６０内の液面が押し下げられる結果、排出側室６２の圧力が上昇し、積層排出体６８の垂直板材６７，６７間への油分の侵入圧力が上昇して、毛細管現象による油分の吸い上げを促進させることができる。

このように、本実施例では、第１分離装置１と、第１分離槽４と第２分離槽５と第３分離槽６を備えた油水分離槽３を接続させて、油水混合液を順に油水分離させていくようにしているため、油水混合液をきれいに油分と水分に分離することができる。
ただ、本発明の請求項１に対応した第１分離装置１と、請求項２に対応した第２分離槽５と、請求項３に対応した第３分離槽６をそれぞれ単独で使用することができるもので、この単独使用によっても十分な油水分離を行なうことができる。

実施例の油水分離装置を示す全体図である。 実施例の油水分離装置に設けた第１分離装置の要部を示す断面図である。 実施例の油水分離装置に設けた油水分離槽の断面図である。

符号の説明

１ 第１分離装置（油水分離装置）
１０ 供給口
１１ 排油口
１２ 収容容器
１３ 垂直排水管
１４ 開閉蓋体
１５ 排油開閉弁
１６ 排水流路
１７ 導入孔
１８ 排水開閉弁
１９ スクリーン
２０ 弁口
２１ 球状フロート弁
２２ 連通管
３ 油水分離槽
４ 第１分離槽（油水分離装置）
４０ 第１仕切壁
４１ 第２仕切壁
４２ 前室
４３ 中室
４４ 後室
４５ 連通口
４６ 連通口
４７ 連通口
４８ 一方向開閉弁
４９ ノズル
５ 第２分離槽（油水分離装置）
５０ 流入側室
５１ 排出口
５２ 排出側室
５３ 仕切壁
５４ 連通口
５５ ノズル
５６ 一方向開閉弁
５７ ヒータ
６ 第３分離槽（油水分離装置）
６０ 流入側室
６１ 排出口
６２ 排出側室
６３ 仕切壁
６４ 連通口
６５ ノズル
６６ ヒータ
６７ 垂直板材
６８ 積層排出体
６９ 排油室
７０ 排油口
Ｗ 水位

Claims (4)

1. 内部を排水流路に形成した垂直排水管が油水混合液を収容する収容容器内に立設されると共に、その収容容器の底部に排油口が形成され、
   前記垂直排水管には、収容容器内の油水混合液を排水流路に流入させる導入孔が形成されると共に、排水流路には前記導入孔よりも下方位置に弁口が形成され、
   前記排水流路内に、前記弁口に直接に嵌合して開閉させる球状フロート弁が配置されると共に、この球状フロート弁は水と油の中間の比重に設定され、
   前記球状フロート弁が油水混合液の水分に浸かる状態では、水との比重差により球状フロート弁が浮上して弁口が開き、排水流路が開通して水分が排出するように形成され、
   前記球状フロート弁が油水混合液の油分に浸かった状態では、油との比重差により球状フロート弁が沈下して弁口が閉鎖し、排水流路が閉塞して油水混合液が排出しないように形成されていることを特徴とした油水分離装置。
2. 油水混合液を流入させる密閉処理槽が、流入口を有する流入側室と、排出口を有する排出側室に仕切壁によって区画され、
   前記仕切壁の下方に、前記流入側室と排出側室との連通口が形成され、
   前記流入側室内に圧力空気を供給するための空気供給装置が設けられ、
   前記仕切壁の下部が油水混合液中に没するように密閉処理槽内に油水混合液を収容させた状態で、前記空気供給装置からの圧力空気を流入側室内に供給することで、流入側室内の液面を押し下げて、仕切壁の下方を潜らせるように流入側室から排出側室に油水混合液の上層油分を移動させるように形成されていることを特徴とした油水分離装置。
3. 油水混合液を流入させる密閉処理槽が、流入口を有する流入側室と、排出口を有する排出側室に仕切壁によって区画され、
   前記仕切壁の下方に、前記流入側室と排出側室との連通口が形成され、
   前記排出側室の排出口には多数枚の垂直板材を横方向に積層して、垂直板材間の隙間から油水混合液の上層油分を毛細管現象で吸い上げる積層排出体が設けられていることを特徴とした油水分離装置。
4. 請求項２又は３記載の油水分離装置において、密閉処理槽の底部にヒータが配設されている油水分離装置。

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