JP2007098217A - Method for generating ultrafine ionized air bubble, generation apparatus and apparatus for treating raw water - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超微細イオン化気泡発生方法及び発生装置及び該発生装置を用いた原水処理装置に関し、より詳細には、高圧水の噴射及び高磁界の印加を組み合わせ、内部圧力、荷電を持つ超微細イオン化気泡発生方法及び発生装置及び該発生装置を用いた原水処理装置に関する。 The present invention relates to a method and apparatus for generating ultrafine ionized bubbles, and a raw water treatment apparatus using the generator, and more particularly, ultrafine having internal pressure and charge by combining high-pressure water jetting and application of a high magnetic field. The present invention relates to a method and apparatus for generating ionized bubbles and a raw water treatment apparatus using the generator.
近年、その高い内部圧力や表面の活性度の高さが、汚濁水の浄化、生体への適用、あるいは化学反応に有効利用できるものとして、超微細イオン化気泡(以下、「ナノバブル」ともいう。)が注目され、例えば、特許文献1及び2に当該ナノバブルの発生方法及び発生装置さらにはナノバブルの利用方法及び装置が提案されている。
In recent years, ultra-fine ionized bubbles (hereinafter also referred to as “nanobubbles”) are considered to have high internal pressure and high surface activity that can be effectively used for purification of polluted water, application to living bodies, or chemical reactions. For example,
特許文献1、2に提案されるナノバブル発生方法は、電気分解装置と超音波発生装置を組み合わせたものであり、より具体的には、電気分解装置により発生する酸素やオゾンの気泡を電気分解装置の底部に設けられた超音波発生装置からの超音波振動で圧壊し、微細化し、ナノバブルを発生させるものである。
The nanobubble generation method proposed in
しかしながら、上記従来のナノバブル発生装置でナノバブルを大量に発生させるためには、電気分解装置や超音波発生装置を大型化しなければならないが、それにより装置全体が複雑になるとともに、消費する電力量も増大し、結果として、ナノバブル発生コストが非常に高いものとなる。又、これらの装置は、耐用年数(寿命)もそう長くは期待できず、ランニングコストの観点からも好ましいものではない。したがって、上記従来装置は、例えば、処理量として約10万m3/日の大量の廃水を連続的に浄化処理するのには適しているとはいえない。 However, in order to generate a large amount of nanobubbles with the conventional nanobubble generator, it is necessary to increase the size of the electrolysis apparatus and the ultrasonic generator, which complicates the entire apparatus and consumes power. As a result, the cost of generating nanobubbles becomes very high. Further, these devices cannot be expected to have a long service life (life), and are not preferable from the viewpoint of running cost. Therefore, it cannot be said that the above-mentioned conventional apparatus is suitable for continuously purifying a large amount of waste water of about 100,000 m 3 / day as a treatment amount.
一方、近年、いろいろな分野で大量の廃水の浄化処理が求められているところであるが、特に、貨物船やタンカーなどにおいて、空荷のとき喫水を維持するために積み込まれる海水を外国の寄港先で廃棄する場合、この海水の浄化処理が求められている。この場合、当然、時間当たりの処理量が大きいことが望まれる。 On the other hand, in recent years, purification of a large amount of wastewater has been demanded in various fields, but especially in cargo ships and tankers, seawater loaded to maintain drafts when empty is loaded at foreign destinations. In the case of disposal at seawater, this seawater purification process is required. In this case, of course, it is desirable that the processing amount per time is large.
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、簡単な構造で超微細イオン化気泡を浄化処理されるべき原水内で連続的に且つ大量に発生させ、大量の処理水を浄化することができる超微細イオン化気泡発生方法及び発生装置及び該発生装置を用いた原水処理装置を提供することにある。 In view of the above problems, an object of the present invention is to generate ultrafine ionized bubbles with a simple structure continuously and in large quantities in raw water to be purified, and to purify a large amount of treated water. An object of the present invention is to provide an ionized bubble generating method, a generating apparatus, and a raw water treatment apparatus using the generating apparatus.
上記目的を達成するために、本発明の超微細イオン化気泡発生方法は、高圧水を処理されるべき原水の流れの中に噴射して超微細イオン化気泡発生方法であって、前記処理されるべき原水の流れに対して所定の角度を有し、且つ前記処理されるべき原水の流れの外周に沿って複数配置される第1の高圧水噴射孔、及び該第1の高圧水噴射孔の下流に配置され、前記処理されるべき原水の流れに対して所定の角度を有し、且つ前記処理されるべき原水の流れの外周に沿って複数配置される第2の高圧水噴射孔を少なくとも備え、前記第1の複数の高圧水噴射孔及び前記第2の複数の噴射孔から高圧水を前記処理されるべき原水中に直接噴射して、超微細イオン化気泡を前記処理されるべき原水中に発生させることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an ultrafine ionized bubble generating method of the present invention is a method of generating ultrafine ionized bubbles by injecting high-pressure water into a flow of raw water to be treated, which is to be treated. A plurality of first high-pressure water injection holes that have a predetermined angle with respect to the raw water flow and are arranged along the outer periphery of the raw water flow to be treated, and downstream of the first high-pressure water injection holes And a plurality of second high-pressure water injection holes disposed at a predetermined angle with respect to the raw water flow to be treated and arranged along the outer periphery of the raw water flow to be treated. The high-pressure water is directly injected from the first plurality of high-pressure water injection holes and the second plurality of injection holes into the raw water to be treated, and ultrafine ionized bubbles are injected into the raw water to be treated. It is characterized by generating.
また、本発明の別の超微細イオン化気泡発生方法は、記処理されるべき原水の流れに対して所定の角度を有する高圧水噴射管を前記処理されるべき原水の流れの外周に沿って少なくとも1以上配置し、前記高圧水噴射管の上流に、高圧水をノズルから噴射させることで大気圧下にある流体を吸引混合する混合装置を配置し、該吸引混合により超微細イオン化気泡を発生させ、発生した超微細イオン化気泡を含む高圧水を前記噴射管から前記処理されるべき原水中へ直接噴射して超微細イオン化気泡を前記処理されるべき原水中に発生させることを特徴とする。 In addition, another ultrafine ionized bubble generation method of the present invention includes a high-pressure water jet pipe having a predetermined angle with respect to the raw water flow to be processed, at least along the outer periphery of the raw water flow to be processed. One or more are arranged, and a mixing device that sucks and mixes fluid under atmospheric pressure by jetting high-pressure water from a nozzle is arranged upstream of the high-pressure water jet pipe, and ultrafine ionized bubbles are generated by the suction mixing. The high-pressure water containing the generated ultrafine ionized bubbles is directly jetted from the jet pipe into the raw water to be treated to generate ultrafine ionized bubbles in the raw water to be treated.
さらに、本発明の超微細イオン化気泡発生装置としての高圧インジェクターは、処理されるべき原水が流れる注水管であって、前記処理されるべき原水の流れに対して所定の角度を有し、且つ注水管の外周に沿って複数配置される第1の高圧水噴射孔、該第1の高圧水噴射孔の下流に配置され、前記処理されるべき原水の流れに対して所定の角度を有し、且つ注水管の外周に沿って複数配置される第2の高圧水噴射孔を少なくとも含んでいる注水管と、前記注水管と同心状に配置され、注水管との間に空間を形成する外管とを備え、前記空間は、前記第1の高圧水噴射孔及び第2の高圧水噴射孔にそれぞれ連通する第1の室及び第2の室に分割されることを特徴とする。 Furthermore, the high-pressure injector as the ultrafine ionized bubble generating device of the present invention is a water injection pipe through which raw water to be treated flows, and has a predetermined angle with respect to the flow of raw water to be treated. A plurality of first high-pressure water injection holes arranged along the outer periphery of the water pipe, arranged downstream of the first high-pressure water injection holes, and having a predetermined angle with respect to the raw water flow to be treated; A water injection pipe including at least a plurality of second high-pressure water injection holes arranged along the outer periphery of the water injection pipe, and an outer pipe arranged concentrically with the water injection pipe and forming a space between the water injection pipe The space is divided into a first chamber and a second chamber communicating with the first high-pressure water injection hole and the second high-pressure water injection hole, respectively.
また、本発明の別の超微細イオン化気泡発生装置としての高圧ノズル・インジェクターは、処理されるべき原水が流れる注入管であって、前記処理されるべき原水の流れに対して所定の角度を有する高圧水噴射管を少なくとも1つ有する注入管と、前記高圧水噴射管の上流に配置され、高圧水をノズルから噴射させることで大気圧下にある流体を吸引混合する混合装置とを備え、前記混合装置で発生した超微細イオン化気泡を有する高圧水を前記噴射管から処理されるべき原水中に直接噴射することを特徴とする。 The high pressure nozzle / injector as another ultrafine ionized bubble generator of the present invention is an injection pipe through which raw water to be treated flows, and has a predetermined angle with respect to the flow of raw water to be treated. An injection pipe having at least one high-pressure water injection pipe, and a mixing device that is arranged upstream of the high-pressure water injection pipe and sucks and mixes fluid under atmospheric pressure by injecting high-pressure water from a nozzle, High-pressure water having ultrafine ionized bubbles generated in a mixing device is directly jetted from the jet pipe into raw water to be treated.
さらに、本発明の原水処理装置は、上記高圧インジェクター及び高圧ノズル・インジェクターにさらに高磁界発生装置を組み合わせたことを特徴とする。また、本発明の原水処理装置は過酸化水素発生装置を備えていてもよい。 Furthermore, the raw water treatment apparatus of the present invention is characterized in that a high magnetic field generator is further combined with the high pressure injector and the high pressure nozzle / injector. The raw water treatment apparatus of the present invention may include a hydrogen peroxide generator.
本発明に係る超微細イオン化気泡発生方法は、上記構成を備えることで、超微細イオン化気泡を連続的に且つ大量に浄化処理されるべき原水中に直接発生させることができる。 The ultrafine ionized bubble generating method according to the present invention can directly generate ultrafine ionized bubbles in raw water to be purified continuously and in large quantities by providing the above configuration.
また、超微細イオン化気泡発生装置は、超微細イオン化気泡を連続的に且つ大量に浄化処理されるべき原水中に直接発生させることができる構成を備えることで、構造が簡単であり、耐用年数を長くすることが可能であり、初期コスト及びランニングコストも低く抑えることが可能となる。 In addition, the ultrafine ionized bubble generator has a structure that can directly generate ultrafine ionized bubbles in raw water to be purified continuously and in large quantities, and thus has a simple structure and a long service life. The length can be increased, and the initial cost and running cost can be kept low.
また、本発明に係る原水処理装置は、上記超微細イオン化気泡発生装置に高磁界発生装置を組み合わせることで、超微細イオン化気泡の活性化をさらに促すことが可能となる。 The raw water treatment apparatus according to the present invention can further promote the activation of the ultrafine ionized bubbles by combining the ultrafine ionized bubble generating apparatus with a high magnetic field generating apparatus.
本発明に係る原水処理装置は、過酸化水素発生装置とさらに組み合わせることで、原水の浄化処理効率を向上させる。 The raw water treatment apparatus according to the present invention is further combined with a hydrogen peroxide generator to improve the purification efficiency of the raw water.
本発明の原水処理装置は、連続且つ大量処理が必要な原水の浄化処理に適している。 The raw water treatment apparatus of the present invention is suitable for purification treatment of raw water that requires continuous and large-scale treatment.
以下、本発明の実施態様に付き、図1乃至図10を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, it will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 10 according to embodiments of the present invention.
図1は、本発明の実施態様に係る超微細イオン化気泡発生装置を用いた原水処理装置の概略斜視図である。図2は、図1の原水処理装置の概略正面図である。図3は、図1の原水処理装置による原水の浄化方法を説明するための概略系統図である。図4は、図1の原水処理装置に用いる超微細イオン化気泡発生装置としての高圧インジェクターの流体の流れ方向に沿う概略断面図である。図5は、図4のV−V線に沿う概略断面図であり、高圧水が浄化処理されるべき原水中に噴射されている状態を示す。図6は、図4と同様に図4のV−V線に沿う断面図であり、装置自体の洗浄を行っている状態を示す。図7は図5及び図6に示される状態における流路の形成状態を説明するための図であり、(a)は、図6の状態における流路の形成を示し、(b)は図5の状態における流路の形成を示す。図8は、超微細イオン化気泡発生装置としての高圧ノズル・インジェクターの流体の流れ方向に沿う概略断面図である。図9は、高磁界発生装置の流体の流れ方向に沿う概略断面図である。図10は、過酸化水素発生装置の流体の流れ方向に沿う概略断面図である。 FIG. 1 is a schematic perspective view of a raw water treatment apparatus using an ultrafine ionized bubble generator according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic front view of the raw water treatment apparatus of FIG. FIG. 3 is a schematic system diagram for explaining the raw water purification method by the raw water treatment apparatus of FIG. 1. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view along the fluid flow direction of a high-pressure injector as an ultrafine ionized bubble generator used in the raw water treatment apparatus of FIG. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view taken along the line VV in FIG. 4 and shows a state in which high-pressure water is injected into raw water to be purified. FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line VV in FIG. 4 as in FIG. 4 and shows a state where the apparatus itself is being cleaned. 7A and 7B are diagrams for explaining the formation state of the flow channel in the state shown in FIGS. 5 and 6. FIG. 7A shows the formation of the flow channel in the state of FIG. 6, and FIG. The formation of the flow path in the state is shown. FIG. 8 is a schematic cross-sectional view along the fluid flow direction of a high-pressure nozzle / injector as an ultrafine ionized bubble generating device. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view along the fluid flow direction of the high magnetic field generator. FIG. 10 is a schematic cross-sectional view along the fluid flow direction of the hydrogen peroxide generator.
図1乃至図3に示されるように、本実施態様に係る超微細イオン化気泡発生装置を用いた原水処理装置1は、基本的に、超微細イオン化気泡発生装置としての高圧インジェクター2及び高圧ノズル・インジェクター4と発生した超微細イオン化気泡(ナノバブル)の活性化を促す高磁界発生装置6を備えている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the raw water treatment apparatus 1 using the ultrafine ionized bubble generator according to the present embodiment basically includes a
高圧インジェクター2は、約0.2〜約0.6MPaの圧力を有して圧送されてきた処理されるべき原水内に、約4〜約35MPaの圧力を有する高圧水を直接噴射することで発生するキャビテーションを利用して超微細イオン化気泡を発生させる装置である。
The high-
本実施態様に係る高圧インジェクター2は、図4乃至図7にその詳細図が示されている。高圧インジェクター2は、概略、処理されるべき原水が流れる高強度注水管(例えば、高圧高密度ポリエチレン製又はSiC等を含む複合管)20、該注水管20の外面に接して円周方向に回動可能な中継管22、該中継管22を覆って中継管22の外側に室25a、25bを形成する外管27を含んでいる。
The high-
注水管20には、上流側(図4において左側)と下流側(図4において右側)にそれぞれ中継管22の第1の通路23aを介して第1の室25aに連通する第1の噴射孔21a及び中継管22の第2の通路23bを介して第2の室25bに連通する第2の噴射孔21bが形成される。上流側の第1の噴射孔21aは、下流に向かって注水管20の中心線に対してなす傾斜角が鋭角(約45度が好ましい)をなすように開けられ、下流側の第2の噴射孔21bは、中心線に対して略直交するように開けられている。第1の噴射孔21aは、図5に明示されるように、円周方向に等間隔に配置されるとともに、円周方向に互に対向するように複数設けられる。第2の噴射孔21bも同様に等間隔に配置され、且つ互に対向するように複数設けられる。第1の噴射孔21aと第2の噴射孔21bの数は同じであることが好ましいがこれに限られるものではない。また、第1の噴射孔21a及び第2の噴射孔21bは、本実施態様では、それぞれ8孔ずつとなっているが、これに限られることはなく、例えば、4孔から10孔程度形成されていてもよい。さらに、第1の噴射孔21aと第2の噴射孔21bは、円周方向にずれていてもよい。また、本実施態様では、第1の噴射孔21a及び第2の噴射孔21bは、室25aに連通する上流側、室25bに連通する下流側にそれぞれ1列ずつしか形成されていないが、それぞれ複数列に形成されていてもよい。なお、注水管20は、配管8を介して本実施態様に係る超微細イオン化気泡発生処理装置1を構成するその他の装置に連通する。また、第1の噴射孔21a及び第2の噴射孔21bの直径は、処理されるべき原水の量や水質に応じて、約0.3〜約2mmの間で適宜設定される。
The
このように形成、配置されている第1の噴射孔21a及び第2の噴射孔21bから注水管20内を流れる原水に対して、高圧水が直接噴射されることで、管20内でキャビテーションが発生し、気液界面がイオン化された気泡が大量に発生する。イオン化された気泡は、水素イオン(H+)及び水酸イオン(OH−)を含んでいる。さらに、対向配置されている噴射孔及び前後に配列される噴射孔から噴射される高圧水が発生している気泡に衝突する、あるいは高圧水同士や気泡同士が衝突することで気泡がより微細化され、活性化される。なお、高圧水の圧力は、処理されるべき原水の量や原水の水質などに対応して、約4〜約35MPaの範囲内で適宜設定される。
Cavitation is generated in the
さらに、本実施態様では、噴射孔は、図5に示されるように、法線方向中心に向かって形成されているが、複数の噴射孔を法線に対して同方向に角度をなすように形成してもよい。このように構成することで、高圧水による渦流が形成され、キャビテーションにより発生する気泡の拡散が促進される。 Further, in this embodiment, the injection hole is formed toward the center of the normal direction as shown in FIG. 5, but the plurality of injection holes are angled in the same direction with respect to the normal line. It may be formed. By comprising in this way, the eddy current by high pressure water is formed and the spreading | diffusion of the bubble which generate | occur | produces by cavitation is accelerated | stimulated.
中継管22は、上記したように、該中継管22の内面が注水管20の外面に接するように同心状に配置され、図5に示される第1の位置から図6に示される第2の位置へ、該注水管20の周りに所定角度(約3〜8度)回動可能に設けられている。該中継管22は、セラミックスを含有する高圧高密度ポリエチレン製である。中継管22には、該中継管22が第1の位置にあるとき、注水管20の上流側の第1の噴射孔21aを第1の室25aに連通させる第1の通路23a及び下流側の第2の噴射孔21bを第2の室25bに連通させる第2の通路23bが形成されている。中継管22が第1の位置にあるとき、第1の通路23aは、第1の噴射孔21aと一直線をなし、第2の通路23bは、第2の噴射孔21bと一直線をなすように、それぞれ形成されている。
As described above, the
中継管22は、さらに、その内周面に第1の通路23aと第2の通路23bを連通させる溝24が形成されている。該溝24は、中継管22が第2の位置にあるとき、該通路23a及び23bより上流に配置される配管及び機器を洗浄するときに使用される。すなわち、中継管22が、第1の位置から第2の位置へ回動されると、図6に示されるように、第1の噴射孔21aと第1の通路23a及び第2の噴射孔21bと第2の通路23bは、周方向に位置がずれ、それにより連通状態を断たれる。したがって、例えば、第1の通路23aからの流体は第2の通路23bを通って流れ、第2の通路23bの上流に配置される配管及び機器を逆流し、これらを逆流洗浄することが可能となる。同様にして、第2の通路23bからの流体により、第1の通路23aの上流に配置される配管及び機器を逆流洗浄することができる。なお、中継管22が第1の位置にあるとき、図5及び図7(b)に示されるように、第1の通路23a及び第2の通路23bが、それぞれ第1の噴射孔21a及び第2の噴射孔21bに連通するため、溝24の存在に影響されることなく、室25a及び25bの高圧水が注水管20内に噴出し得る。
The
また、本実施態様では、中継管22が設けられているが、該中継管22は省略してもよい。
In this embodiment, the
ステンレス鋼からなる外管27は、図4に示されるように、注入管20と同心状に配置されるとともに、その上流側及び下流側を閉塞され、注入管20及び中継管22との間に空間を形成している。該空間は、仕切り壁26により分割され、上流側に第1の室25aを、下流側に第2の室25bを形成している。第1の室25a及び第2の室25bは、弁28a、28b及び高圧分岐装置14を介して高圧ポンプ13に連通する(図1、2参照)。このように構成することで、第1の噴射孔21aと第2の噴射孔21bからそれぞれ独立して高圧水を噴射することができる。言い換えれば、第1の噴射孔21a及び第2の噴射孔21bから噴出される高圧水の圧力及び噴出量などを独立して調整、制御することが可能となる。
As shown in FIG. 4, the
本実施態様では、外管27は、仕切り壁26を介して中継管22と一体に形成され、中継管22と同様に回動可能に形成されている。外管27には、外管27及び中継管22を回動するための把手27aが設けられている。しかしながらこの構成に限られるものではなく、例えば、外管27に円周方向にスリットを設け、該スリットを通して中継管22に一体化された仕切り壁26を介して把手を突出させ、中継管22を回動するようにしてもよい。また、上述したように中継管22が省略された場合は、外管27を回動するようにしなくてもよいし、把手27aも省略できることが理解されるであろう。なお、図4乃至図6において、29a、29bは、水抜き用ドレン配管である。
In the present embodiment, the
次に、高圧ノズル・インジェクター4は、高圧インジェクター2と同様に、処理されるべき原水内に直接高圧水を噴射することで発生するキャビテーションを利用して超微細イオン化気泡を発生させる装置である。
Next, the high-pressure nozzle /
本実施態様に係る高圧ノズル・インジェクター4は、図8にその詳細図が示されている。高圧ノズル・インジェクター4は、概略、処理されるべき原水が流れる注入管40、該注入管40に固定される噴射管42及び混合装置50を含んでいる。
The high-pressure nozzle /
高圧ノズル・インジェクター4は、上記した高圧インジェクター2と比べて、予め高圧水と略常圧(約0.1MPa)の流体とが予め混合装置50で混合される構成を備えている点で大きく異なる。
The high-pressure nozzle /
混合装置50は、高圧水を噴出させるノズル51を有する。本実施態様におけるノズル51は、直径約0.3〜約0.7mmの噴射通路52が形成されるセラミック製のボール型ノズルであり、外側をステンレス鋼で補強されている。混合装置50は、ノズル51周囲を取り囲むように形成された流路53及びノズル51前方に形成される混合室54をさらに含み、全体をステンレス鋼で形成されている。混合装置50のノズル51上流は、0.3メッシュのステンレス網で形成されるフィルター46、バルブ及び高圧分岐装置14を介して高圧ポンプ13に接続される(図1、2参照)。また、流路53上流はフィルター48、バルブ47及び水分岐装置15を介し、給水タンク11に接続される(図1、2参照)。
The mixing
混合装置50がこのように構成されることで、ノズル51から高圧水が噴射されると、流路53を通して常圧、すなわち大気圧下にある流体(本実施態様では、水)が吸引され、混合室54内で高圧水と流体とが混合する。この時、混合室54内で激しくキャビテーションが発生し、高圧インジェクター2と同様に、気液界面がイオン化された超微細な気泡が大量に発生される。
When the mixing
噴射管42は、本実施態様においては、高圧高密度ポリエチレン製の注入管40に対して直交するように、固定金具41を介して注入管40外周壁に開けられた開口部に一方の端部が取り付けられる。噴射管42の他方の端部は、適宜の管継手を介して混合装置50に接続される。なお、噴射管42は、セラミックス製で外側をステンレス鋼で補強されており、高圧水が通る通路の径は、約0.3〜約2mmに設定されることが望ましい。
In the present embodiment, the
本実施態様では、噴射管42は、注入管40の中心線に対して直交する方向に取り付けられているが、上記高圧インジェクター2の第1の噴出孔21aのように、下流に向かって注入管40の中心線に対して鋭角をなすように取り付けられてもよい。また、噴出孔21aのように、複数配置してもよいし、さらに、注入管40の法線方向に対して若干傾斜して取り付けてもよい。
In this embodiment, the
噴射管42からは、注入管40内の原水内に、混合装置50でイオン化された気泡を含む高圧水が噴射され、それにより再度キャビテーションを発生し、イオン化された超微細な気泡を大量に発生させる。
From the
本実施態様の高圧ノズル・インジェクター4においては、混合装置50において吸引される常圧の流体として水を使用したが、吸引される流体は、処理されるべき原水であってもよいし、処理内容に対応して酸素や薬剤が溶解した溶液であってもよい。
In the high-pressure nozzle /
次に、高磁界発生装置6は、処理されるべき原水に磁界をかけ、水分子のクラスターを破壊し、細分化させることでナノバブルの活性度を増大させる装置である。
Next, the high
図9に本実施態様における高磁界発生装置6の詳細が示されている。高磁界発生装置6には、磁界残留磁束密度7000〜24000ガウスの高磁気装置を1又は2個原水流れ方向に沿って配列される。本実施態様では、永久磁石を2個用い、所定の間隔をあけて配列している。
FIG. 9 shows details of the high
本実施態様おける高磁界発生装置6は、概略、通水管60、第1の永久磁石62及び第2の永久磁石64を含んでいる。
The high
通水管60は、高圧高密度ポリエチレン製であり、入口部分61及び出口部分69は円筒状管であり、永久磁石62、64が配置されている部分では、断面矩形状の扁平な角筒状管63として形成される。上流側には、第1の永久磁石62が、下流側には第2の永久磁石64が所定の間隔をおいて配置される。また、図9に示されるように、上流側の第1の永久磁石62は、通水管60の上側をN極、下側をS極となるように、下流側の永久磁石64は、通水管の上側をS極、下側をN極となるように配置する。このN極とS極の配置は、本実施態様に限られるものではなく、逆の配置であってもよい。要は、第1の永久磁石と第2の永久磁石が間隔を置いて配置されるとともに、第1の永久磁石及び第2の永久磁石による磁界の方向が逆になっていればよい。このような構成とするのは、高磁界発生装置6内に流れ込む原水に流れが渦流となっているため、その回転する原水の流れに対して同じ方向に磁界を作用させ、それにより、水分子のクラスターの細分化を促進することが可能となる。又、本実施態様では、永久磁石を用いているが、電磁石で磁界を発生されてもよい。
The
通水管60及び第1及び第2の永久磁石62、64は、図9に示されるように、磁気漏洩防止部材66で遮蔽されるとともに、保護管68で覆われる。保護管68も磁気を遮蔽する材料(例えば、SUS404)で形成されることが好ましい。
As shown in FIG. 9, the
本実施態様に係る超微細イオン化気泡発生装置を用いた原水処理装置1は、以上説明した高圧インジェクター2、高圧ノズル・インジェクター4及び高磁界発生装置6を適宜組み合わせることで、処理されえるべき原水内に直接ナノバブルを発生させ、該処理されるべき原水の浄化、殺菌を実行することができる。
The raw water treatment apparatus 1 using the ultrafine ionized bubble generating apparatus according to the present embodiment is configured in the raw water to be treated by appropriately combining the
本実施態様では、超微細イオン化気泡発生装置を用いた原水処理装置1は、過酸化水素発生装置3をさらに備えている。過酸化水素発生装置3は、水素イオン(H+)及び水酸イオン(OH−)をより大量に発生させるための装置である。
In this embodiment, the raw water treatment apparatus 1 using the ultrafine ionized bubble generation apparatus further includes a hydrogen
図10に、過酸化水素発生装置3の詳細を示す。図10に示されるように、本実施態様おける過酸化水素発生装置3は、概略、流体が流れる通水管30及び複数のセラミックス・リング33を含んでいる。
FIG. 10 shows details of the
通水管30は、高圧高密度ポリエチレン管であり、ステンレス管31で外周を保護されている。
The
複数のセラミックス・リング33が、通水管30内に該通水管30と適宜の間隔をおいて、互に平行に配列される。複数のセラミックス・リング33は、4本の長軸のボルト34及び複数のナット36を介して井桁状の支持部材35に固定され、通水管30内に配置される。
A plurality of
セラミックス・リング33各々は、中心に通水用貫通孔33aが形成されたドーナツ状の板体であり、通水管30の中心線に対して直交するように配置される。 セラミックス・リング33は、例えば、炭酸バリウム、酸化チタン及び酸化アルミニウムからなる混合物を、粘土をバインダーとして、約1000℃〜約1500℃の範囲の温度で焼成されるセラミックス成形体である(詳細は、特開平8−217421号公報など参照)。
Each of the ceramic rings 33 is a donut-shaped plate body in which a water passage through hole 33 a is formed at the center, and is disposed so as to be orthogonal to the center line of the
通水管30内に複数のセラミックス・リング33を配置し、通水管30内を加圧水が通過することで、通水管30内で加圧水の乱流が発生し、過酸化水素が生成され得る。したがって、過酸化水素発生装置3は、図1乃至3に示されるように、高圧インジェクター2、高圧ノズル・インジェクター4及び高圧ポンプ13などの下流に配置することが好ましい。なお、過酸化水素発生装置3は、必ずしも配備されている必要はない。
When a plurality of
以上の各装置を備えた本実施態様に係る超微細イオン化気泡発生装置を用いた原水処理装置1の動作について、図1乃至3に戻って説明する。 The operation of the raw water treatment apparatus 1 using the ultrafine ionized bubble generating apparatus according to this embodiment including the above-described apparatuses will be described with reference to FIGS.
本実施態様において処理されるべき原水は、海水である。配管8を通って、ポンプなどにより圧送されてきた海水は、高圧インジェクター2を通過することで、海水内にナノバブルが生成され、浄化が開始される。次に、海水は、過酸化水素発生装置3、高圧ノズル・インジェクター4及び高圧インジェクター2’を通過することで、過酸化水素やナノバブルが追加され、海水の浄化及び殺菌工程を発達させる。続いて、海水は、高磁界発生装置6を通ることで、ナノバブルの活性度を上げ、海水の浄化および殺菌をさらに進行させ、最終的に高圧ノズル・インジェクター4’を通過することで、海水内の洗浄及び殺菌工程を完了する。
The raw water to be treated in this embodiment is seawater. Seawater that has been pumped by a pump or the like through the
供給源からの水道水は、浄化装置10で塩素やカルシウムを除去され、給水タンク11に貯留される。
The tap water from the supply source is dechlorinated by the
給水タンク11から第1の分岐管82を通って供給される水は、膜ろ過装置12を介して高圧ポンプ13に供給され、高圧水にされる。該高圧水は、過酸化水素発生装置3’、高圧水分岐装置14、14’を介して、高圧インジェクター2、2’及び高圧ノズル・インジェクター4、4’へ供給される。一方、給水タンク11から第2の分岐管84を通って供給される水は、水分岐装置15を介して高圧ノズル・インジェクター4、4’に送られる。
The water supplied from the
なお、図1、2において、7は、バルブ、9は、バイパス管、16は、制御盤、81は、水位調整用ボールタップ、83は、高圧ポンプ圧力調整用返送管、85は、点検用蓋、87は、高圧ポンプ駆動用モータ、89は、圧力計である。 In FIGS. 1 and 2, 7 is a valve, 9 is a bypass pipe, 16 is a control panel, 81 is a water level adjusting ball tap, 83 is a high pressure pump pressure adjusting return pipe, and 85 is an inspection lid. , 87 are high-pressure pump drive motors, and 89 is a pressure gauge.
以下、処理されるべき原水が海水である超微細イオン化気泡発生処理装置の実施例を示す。本実施例では、上記実施態様に係る超微細イオン化気泡発生処理装置1(図2及び3参照)において、超微細イオン化気泡発生装置としての高圧インジェクター2、高圧ノズル・インジェクター4及び高磁界発生装置6を備え、高圧インジェクター2’、高圧ノズル・インジェクター4’及び過酸化水素発生装置3、3’が取り除かれた超微細イオン化気泡発生処理装置により海水を処理した。また、本実施例では、処理後の海水を、さらに薬品沈殿やろ過等で処理することも一切行っていない。
Hereinafter, the Example of the ultrafine ionization bubble generation processing apparatus whose raw | natural water which should be processed is seawater is shown. In this example, in the ultrafine ionized bubble generation processing apparatus 1 (see FIGS. 2 and 3) according to the above embodiment, the
(実施条件)
送水ポンプ(原水用) 三相交流電源200V 5.5kw/50Hz
吐出量 500L/min 揚程 55m(0.55MPa;5.5気圧)
高圧ポンプ(高圧水用) 三相交流電源200V 1.5kw/50Hz
吐出量 6L/min 揚程 600m(6MPa;60気圧)
海水送水管 内径 φ30mm
高圧インジェクター 第1の噴射孔 個数 5(円周方向72度間隔) 傾斜角45度
第2の噴射孔 個数 5(円周方向72度間隔) 傾斜角90度
各噴射孔の内径 φ0.5mm
高圧ノズル・インジェクター 噴射管 個数 3(円周方向120度間隔)
傾斜角45度
噴射管の内径 φ0.5mm
(Implementation conditions)
Water pump (for raw water) Three-phase AC power supply 200V 5.5kw / 50Hz
Discharge amount 500L / min Lifting height 55m (0.55MPa; 5.5atm)
High-pressure pump (for high-pressure water) Three-phase AC power supply 200V 1.5kw / 50Hz
Discharge amount 6L / min Lifting height 600m (6MPa; 60atm)
Seawater water pipe inner diameter φ30mm
High-pressure injector 1st injection hole Number 5 (circumferential direction 72 degrees interval) Inclination angle 45 degrees
Second injection hole Number 5 (circumferential direction 72 degrees interval) Inclination angle 90 degrees
Inner diameter of each injection hole φ0.5mm
High-pressure nozzle / injector Number of injection pipes 3 (circumferential 120 degree intervals)
Inclination angle 45 degrees
Inner diameter of injection tube φ0.5mm
(原水と処理水の水質分析結果)
分析名称 原水 処理水
水素イオン濃度(16℃)(pH) 7.6 8.3
溶存酸素 (mg/L) 4.4 7.4
生物化学的酸素要求量(mg/L) 1 1未満
化学的酸素要求量 (mg/L) 3.2 0.8
大腸菌群数 (個/L) 37 不検出
大腸菌数 (MPN/100mL) 1,700 2未満
全窒素 (mg/L) 2.3 2.1
全リン (mg/L) 0.19 0.11
一般細菌 (mg/L) 880 不検出
油分(目視確認結果) 原水表面に滴下し 処理直後及びその24時
た油膜が一様に広 間後にも油膜は確認され がった状態を確認 ず、処理水廃棄後の貯水 した。 槽壁にも油分は確認され なかった。
(Results of water quality analysis of raw water and treated water)
Analysis name Raw water Treated water Hydrogen ion concentration (16 ° C) (pH) 7.6 8.3
Dissolved oxygen (mg / L) 4.4 7.4
Biochemical oxygen demand (mg / L) 1 Less than 1 Chemical oxygen demand (mg / L) 3.2 0.8
E. coli group number (units / L) 37 Not detected E. coli number (MPN / 100 mL) 1,700 Less than 2 Total nitrogen (mg / L) 2.3 2.1
Total phosphorus (mg / L) 0.19 0.11
General bacteria (mg / L) 880 Not detected Oil (visual confirmation result) Dropped on the surface of raw water immediately after treatment and 24:00
Even after the oil film was evenly spread, it was not confirmed that the oil film had been confirmed, and the treated water was stored after disposal. No oil was found on the tank wall.
(上記結果の評価)
1. 水素イオン濃度が0.7上がっていることはキャビテーションによる効果があると判断出来る。
2. 溶存酸素濃度3.0mg/L増えていることもキャビテーションによる効果があると判断出来る。
3. 生物化学的酸素要求量及び化学的酸素要求量のいずれの値も減少した。
4. 大腸菌群数は、検出されず、大腸菌数は、99.9%以上の滅菌効果があった。 5. 全窒素、全リンも減少した。
6. 一般細菌も99.9%以上の滅菌効果があった。
7. 油分については、貯水槽に汲み上げた20リットル(L)の原水(海水)表面にミシン油を30滴、滴下し、それを処理したところ、上記の通り、油分消失が目視により確認された。
(Evaluation of the above results)
1. It can be judged that the effect of cavitation has an effect of increasing the hydrogen ion concentration by 0.7.
2. It can be judged that the increase in the dissolved oxygen concentration of 3.0 mg / L is also effective due to cavitation.
3. Both values of biochemical oxygen demand and chemical oxygen demand decreased.
4). The number of coliforms was not detected, and the number of coliforms had a sterilization effect of 99.9% or more. 5. Total nitrogen and total phosphorus also decreased.
6). General bacteria also had a sterilization effect of 99.9% or more.
7). About oil, 30 drops of sewing oil was dripped on the surface of 20 liters (L) of raw water (seawater) pumped into a water storage tank, and when it was processed, as described above, disappearance of the oil was confirmed visually.
本発明の実施態様においては、処理されるべき原水は、海水であるが、本発明の超微細イオン化気泡発生処理装置が対象とする原水は、これに限られるものではなく、どのような流体にも適用可能である。 In the embodiment of the present invention, the raw water to be treated is seawater, but the raw water targeted by the ultrafine ionized bubble generation processing apparatus of the present invention is not limited to this, and any fluid can be used. Is also applicable.
1 原水処理装置
2、2’ 高圧インジェクター
3、3’ 過酸化水素発生装置
4、4’ 高圧ノズル・インジェクター
6 高磁界発生装置
11 給水タンク
12 膜ろ過装置
13 高圧ポンプ
14、14’ 高圧水分岐装置
15 水分岐装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Raw
Claims (10)
前記処理されるべき原水の流れに対して所定の角度を有し、且つ前記処理されるべき原水の流れの外周に沿って複数配置される第1の高圧水噴射孔、及び該第1の高圧水噴射孔の下流に配置され、前記処理されるべき原水の流れに対して所定の角度を有し、且つ前記処理されるべき原水の流れの外周に沿って複数配置される第2の高圧水噴射孔を少なくとも備え、
前記第1の複数の高圧水噴射孔及び前記第2の複数の高圧水噴射孔から高圧水を前記処理されるべき原水中に直接噴射して、超微細イオン化気泡を前記処理されるべき原水中に発生させることを特徴とする超微細イオン化気泡発生方法。 An ultrafine ionized bubble generation method in which high pressure water is injected into a raw water stream to be treated to generate ultrafine ionized bubbles,
A plurality of first high-pressure water injection holes that have a predetermined angle with respect to the flow of raw water to be treated and are arranged along the outer periphery of the flow of raw water to be treated, and the first high pressure Second high-pressure water that is disposed downstream of the water injection hole, has a predetermined angle with respect to the raw water flow to be treated, and is disposed in plural along the outer periphery of the raw water flow to be treated. Including at least an injection hole,
High-pressure water is directly jetted from the first plurality of high-pressure water injection holes and the second plurality of high-pressure water injection holes into the raw water to be treated, and ultrafine ionized bubbles are to be treated. A method of generating ultrafine ionized bubbles, characterized by comprising:
前記処理されるべき原水の流れに対して所定の角度を有する高圧水噴射管を前記処理されるべき原水の流れの外周に沿って少なくとも1以上配置し、
前記高圧水噴射管の上流に、高圧水をノズルから噴射させることで大気圧下にある流体を吸引混合する混合装置を配置し、該吸引混合により超微細イオン化気泡を発生させ、
発生した超微細イオン化気泡を含む高圧水を前記噴射管から前記処理されるべき原水中へ直接噴射して超微細イオン化気泡を前記処理されるべき原水中に発生させることを特徴とする超微細イオン化気泡発生方法。 An ultrafine ionized bubble generation method in which high pressure water is injected into a raw water stream to be treated to generate ultrafine ionized bubbles,
At least one high-pressure water jet pipe having a predetermined angle with respect to the raw water flow to be treated is disposed along the outer periphery of the raw water flow to be treated;
A mixing device that sucks and mixes fluid under atmospheric pressure by spraying high-pressure water from a nozzle upstream of the high-pressure water spray pipe, generates ultrafine ionized bubbles by the suction mixing,
Ultra-fine ionization characterized in that high-pressure water containing generated ultra-fine ionized bubbles is directly jetted from the jet pipe into the raw water to be treated to generate ultra-fine ionized bubbles in the raw water to be treated. Bubble generation method.
前記注水管と同心状に配置され、注水管との間に空間を形成する外管と、
を備え、
前記空間は、前記第1の高圧水噴射孔及び第2の高圧水噴射孔にそれぞれ連通する第1の室及び第2の室に分割されることを特徴とする高圧インジェクター。 A water injection pipe through which raw water to be treated flows, having a predetermined angle with respect to the flow of raw water to be treated, and a plurality of first high-pressure water injection holes arranged along the outer periphery of the water injection pipe The second high-pressure water disposed downstream of the first high-pressure water injection hole, having a predetermined angle with respect to the flow of the raw water to be treated, and a plurality of second high-pressure water disposed along the outer periphery of the water injection pipe A water injection pipe including at least an injection hole;
An outer pipe arranged concentrically with the water injection pipe and forming a space between the water injection pipe,
With
The high-pressure injector is characterized in that the space is divided into a first chamber and a second chamber communicating with the first high-pressure water injection hole and the second high-pressure water injection hole, respectively.
該中継管は、前記第1の室に連通する第1の通路及び前記第2の室に連通する第2の通路及び中継管の内周面に該第1の通路および第2の通路を連通させる溝が形成され、
中継管が第1の位置にあるとき、前記第1の通路は前記第1の噴射孔と、前記第2の通路は前記第2の噴射孔に連通し、中継管が第2の位置にあるとき、前記第1の通路と前記第1の噴射孔との連通及び前記第2の通路第2の噴射孔との連通が断たれることを特徴とする請求項4または5に記載の高圧インジェクター。 Further, a relay pipe concentrically with respect to the water injection pipe and having an inner peripheral surface thereof in contact with the outer peripheral surface of the water injection pipe and further rotatably attached to the water injection pipe from the first position to the second position. Prepared,
The relay pipe communicates the first passage and the second passage with the first passage communicating with the first chamber, the second passage communicating with the second chamber, and the inner peripheral surface of the relay pipe. Groove to be formed,
When the relay pipe is in the first position, the first passage communicates with the first injection hole, the second passage communicates with the second injection hole, and the relay pipe is in the second position. 6. The high-pressure injector according to claim 4, wherein communication between the first passage and the first injection hole and communication between the second passage and the second injection hole are interrupted. .
前記高圧水噴射管の上流に配置され、高圧水をノズルから噴射させることで大気圧下にある流体を吸引混合する混合装置と、
を備え、
前記混合装置で発生した超微細イオン化気泡を有する高圧水を前記噴射管から処理されるべき原水中に直接噴射することを特徴とする高圧ノズル・インジェクター。 An injection pipe through which the raw water to be treated flows, the injection pipe having at least one high-pressure water injection pipe having a predetermined angle with respect to the flow of the raw water to be treated;
A mixing device that is arranged upstream of the high-pressure water injection pipe and sucks and mixes fluid under atmospheric pressure by injecting high-pressure water from a nozzle;
With
A high-pressure nozzle / injector characterized by directly injecting high-pressure water having ultrafine ionized bubbles generated in the mixing device into raw water to be treated from the injection pipe.
さらに、超微細イオン化気泡を含む処理されるべき原水に高磁界をかけ、超微細イオン化気泡を活性化させる高磁界発生装置を備え、
処理されるべき原水を浄化、殺菌処理することを特徴とする原水処理装置。 At least the high pressure injector according to claim 4 and the high pressure nozzle injector according to claim 8,
Furthermore, a high magnetic field generator is provided that applies a high magnetic field to the raw water to be treated containing ultrafine ionized bubbles and activates the ultrafine ionized bubbles.
A raw water treatment apparatus for purifying and sterilizing raw water to be treated.
The raw water treatment apparatus according to claim 8 or 9, wherein the raw water to be treated is seawater.
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