JP2011156472A - Particle separation apparatus and particle separation method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a particle separation apparatus and a particle separation method for separating two or more kinds of particles. <P>SOLUTION: The particle separation apparatus 1 is used for separating particles 51, 52, 53 in liquid and includes a PH adjusting gas supply part 3 for supplying CO<SB>2</SB>fine bubbles 61 for adjusting a pH value V to particle-containing liquid 54, a PH value detection part 6 for detecting and outputting the pH value V of the particle-containing liquid 54 and a control part 7 for controlling the PH adjusting gas supply part 3 based on the pH value V input from the PH value detection part 6. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、液中の微粒子を分離するための粒子分離装置及び粒子の分離方法に関する。   The present invention relates to a particle separation device and a particle separation method for separating fine particles in a liquid.

排水に含まれる汚物等の粒子を分離するための粒子分離装置及びその方法が知られている。特許文献1には、液体中の粒子を微細気泡によって分離する技術が開示されている。具体的には、特許文献1の技術は、二酸化炭素の微細気泡を分離槽の液体中に供給する。これにより、微細気泡が液体中の粒子に付着して、微細気泡と液体中の粒子とが液体の表面に浮上する。この結果、特許文献1の技術は、粒子を分離している。また、非特許文献1には、マイクロバブルによって液体中の酸化鉄を浮上させて分離する技術が開示されている。   A particle separation apparatus and method for separating particles such as filth contained in waste water are known. Patent Document 1 discloses a technique for separating particles in a liquid with fine bubbles. Specifically, the technique of Patent Document 1 supplies fine bubbles of carbon dioxide into the liquid in the separation tank. As a result, the fine bubbles adhere to the particles in the liquid, and the fine bubbles and the particles in the liquid float on the surface of the liquid. As a result, the technique of Patent Document 1 separates particles. Non-Patent Document 1 discloses a technique for floating and separating iron oxide in a liquid using microbubbles.

特開2009−56426号公報JP 2009-56426 A

寺坂宏一、「マイクロバブルの表面特性を利用した化学工業への応用」、第3回マイクロ・ナノバブル技術シンポジウム講演論文集、第3回マイクロ・ナノバブル技術シンポジウム、2007年12月14日、p18−22Koichi Terasaka, “Application to the chemical industry using the surface properties of microbubbles”, Proceedings of the 3rd Micro-Nano Bubble Technology Symposium, 3rd Micro-Nano Bubble Technology Symposium, December 14, 2007, p18-22

しかしながら、特許文献1及び非特許文献1の技術では、1種類の粒子しか分離できないといった課題がある。   However, the techniques of Patent Document 1 and Non-Patent Document 1 have a problem that only one type of particle can be separated.

本発明は、上述した課題を解決するために創案されたものであり、複数種類の粒子を分離できる粒子分離装置及び粒子の分離方法を提供することを目的としている。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a particle separation apparatus and a particle separation method that can separate a plurality of types of particles.

上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、液体中の粒子を分離するための粒子分離装置において、pH値を調整するpH調整用気体の微細気泡を前記液体に供給するpH調整気体供給部と、前記液体のpH値を検出して出力するpH値検出手段と、前記pH値検出手段から入力されたpH値に基づいて、前記pH調整気体供給部によって供給されるpH調整用気体の微細気泡の供給量を制御する制御部とを備えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a particle separation apparatus for separating particles in a liquid, wherein pH is supplied to the liquid with fine bubbles of a pH adjusting gas for adjusting a pH value. Based on the pH value input from the adjustment gas supply unit, the pH value detection means for detecting and outputting the pH value of the liquid, and the pH value input from the pH value detection means, the pH adjustment supplied by the pH adjustment gas supply unit And a control unit that controls the supply amount of fine bubbles of the working gas.

また、請求項2に記載の発明は、粒子に付着する付着用気体の微細気泡を供給する付着気体供給部を更に備え、前記制御部は、前記付着気体供給部を制御して、前記液体中に供給する付着用の微細気泡を供給することを特徴とする。   The invention according to claim 2 further includes an attached gas supply unit that supplies fine bubbles of the attaching gas that adheres to the particles, and the control unit controls the attached gas supply unit to control the inside of the liquid. It is characterized by supplying the fine bubbles for adhesion to be supplied to the substrate.

また、請求項3に記載の発明は、前記制御部は、分離対象の粒子に付着用気体が付着可能な分離pH値が、分離対象の粒子と関連付けられて記憶された記憶部を有し、前記制御部は、前記分離pH値となるように前記pH調整気体供給部を制御して、pH調整用気体を供給することを特徴とする。   Moreover, the invention according to claim 3 has a storage unit in which the control unit stores a separation pH value at which an adhesion gas can be attached to particles to be separated in association with the particles to be separated, The control unit supplies the pH adjusting gas by controlling the pH adjusting gas supply unit so as to be the separation pH value.

また、請求項4に記載の発明は、pH調整気体供給部は、液体を酸性化する気体の微細気泡を供給する第1pH調整気体供給部と、液体をアルカリ性化する気体の微細気泡を供給する第2pH調整気体供給部とを有することを特徴とする。   In the invention according to claim 4, the pH adjustment gas supply unit supplies a first pH adjustment gas supply unit that supplies gas fine bubbles for acidifying the liquid, and gas fine bubbles for alkalinizing the liquid. And a second pH adjusting gas supply unit.

また、請求項5に記載の発明は、液体中の粒子を分離するための粒子の分離方法において、粒子に付着させる付着用気体を供給する付着用気体供給ステップと、分離対象の第1粒子及び第2粒子を含む液体中にpH調整用気体の微細気泡を供給する第1供給ステップと、液体のpH値が第1粒子に付着用気体が付着する第1分離pH値となると、前記pH調整用気体の微細気泡の供給を停止する第1停止ステップと、分離対象の第2粒子を含む液体中にpH調整用気体の微細気泡を供給する第2供給ステップと、液体のpH値が第2粒子に付着用気体が付着する第2分離pH値となると、前記pH調整用気体の微細気泡の供給を停止する第2停止ステップとを備えることを特徴とする。   The invention according to claim 5 is the particle separation method for separating the particles in the liquid, the attachment gas supply step for supplying the attachment gas to be attached to the particles, the first particles to be separated, A first supply step of supplying fine bubbles of pH adjusting gas into the liquid containing the second particles, and the pH adjustment when the pH value of the liquid becomes the first separation pH value where the adhering gas adheres to the first particles. A first stop step for stopping the supply of the fine gas bubbles, a second supply step for supplying the fine bubbles of the pH adjusting gas into the liquid containing the second particles to be separated, and the pH value of the liquid is second. And a second stop step of stopping the supply of fine bubbles of the pH adjusting gas when the second separation pH value at which the attaching gas adheres to the particles is obtained.

また、請求項6に記載の発明は、前記第1停止ステップ終了後、前記pH調整用気体の減少に合わせて、前記第1供給ステップ及び前記第1停止ステップを繰り返すことを特徴とする。   The invention according to claim 6 is characterized in that after the first stop step is completed, the first supply step and the first stop step are repeated in accordance with a decrease in the pH adjusting gas.

本発明によれば、制御部が液体のpH値に基づいて、pH調整用気体の供給量を制御している。これにより、分離対象の粒子に付着用気体が付着可能なpH値となるように、pH調整用気体の供給量を粒子毎に設定することによって、複数種類の粒子を別々に分離することができる。   According to the present invention, the control unit controls the supply amount of the pH adjusting gas based on the pH value of the liquid. Thereby, a plurality of types of particles can be separated separately by setting the supply amount of the pH adjusting gas for each particle so that the pH value allows the adhesion gas to adhere to the particles to be separated. .

第1実施形態による粒子分離装置の全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of a particle separator according to a first embodiment. 分離粒子及びpH調整用気体のゼータ電位と液体のpH値のグラフである。It is a graph of the zeta potential of the separated particles and the pH adjusting gas and the pH value of the liquid. 粒子分離プログラムを説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating a particle separation program. 異なる粒子が順に浮上する状態を説明する図である。It is a figure explaining the state from which different particles float in order. 異なる粒子が順に浮上する状態を説明する図である。It is a figure explaining the state from which different particles float in order.

<第1実施形態>
以下、図面を参照して、本発明による第1実施形態について説明する。図1は、第1実施形態による粒子分離装置の全体構成図である。図2は、分離粒子及びpH調整用気体のゼータ電位と液体のpH値のグラフである。
<First Embodiment>
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall configuration diagram of a particle separator according to a first embodiment. FIG. 2 is a graph of the zeta potential of the separated particles and the pH adjusting gas and the pH value of the liquid.

第1実施形態による粒子分離装置1は、粒子含有液体54の粒子51、52、53を分離するためのものである。尚、粒子51は二酸化シリカを主原料とする粒子、粒子52は炭素を主原料とする粒子、粒子53はカオリンとする。図1に示すように、第1実施形態による粒子分離装置1は、分離槽2と、pH調整気体供給部3と、付着気体供給部4と、回収機構5と、pH値検出部6と、制御部7とを備えている。   The particle separation device 1 according to the first embodiment is for separating particles 51, 52, and 53 of a particle-containing liquid 54. The particle 51 is a particle mainly made of silica dioxide, the particle 52 is a particle mainly made of carbon, and the particle 53 is kaolin. As shown in FIG. 1, the particle separation device 1 according to the first embodiment includes a separation tank 2, a pH adjustment gas supply unit 3, an attached gas supply unit 4, a recovery mechanism 5, a pH value detection unit 6, And a control unit 7.

分離槽2は、分離対象の3種類の粒子51、52、53を含む粒子含有液体(請求項の液体に相当)54を貯溜するためのものである。   The separation tank 2 is for storing a particle-containing liquid (corresponding to a liquid in claims) 54 including three kinds of particles 51, 52, 53 to be separated.

pH調整気体供給部3は、二酸化炭素(請求項のpH調整用気体)の微細気泡61を粒子含有液体54に供給するためのものである。ここで、二酸化炭素の微細気泡61は、粒子含有液体54のpH値Vを調整するとともに、粒子51、53に付着して浮上させる機能を有する。pH調整気体供給部3は、タンク11と、配管12と、バルブ13と、微細気泡生成装置14と、配管15と、供給部16とを備えている。   The pH adjusting gas supply unit 3 is for supplying the fine bubbles 61 of carbon dioxide (the pH adjusting gas in claims) to the particle-containing liquid 54. Here, the fine bubbles 61 of carbon dioxide adjust the pH value V of the particle-containing liquid 54 and have a function of adhering to and floating on the particles 51 and 53. The pH adjustment gas supply unit 3 includes a tank 11, a pipe 12, a valve 13, a fine bubble generating device 14, a pipe 15, and a supply unit 16.

タンク11は、供給用の二酸化炭素を貯留するためのものである。   The tank 11 is for storing carbon dioxide for supply.

配管12は、タンク11から微細気泡生成装置14へと二酸化炭素を流すものである。配管12は、タンク11と微細気泡生成装置14とを接続する。   The piping 12 allows carbon dioxide to flow from the tank 11 to the fine bubble generating device 14. The pipe 12 connects the tank 11 and the fine bubble generating device 14.

バルブ13は、微細気泡生成装置14への二酸化炭素の供給量を調整するためのものである。バルブ13は、配管12の途中部に配置されている。   The valve 13 is for adjusting the amount of carbon dioxide supplied to the fine bubble generating device 14. The valve 13 is disposed in the middle of the pipe 12.

微細気泡生成装置14は、タンク11から供給された二酸化炭素から微細気泡61を生成するものである。微細気泡61とは、1mm以下の直径を有するマイクロバブルまたは1μm以下の直径を有するナノバブルである。微細気泡生成装置14は、水が供給される給水管14aを有する。微細気泡生成装置14は、水とともに微細気泡61を供給部16へと供給する。   The fine bubble generating device 14 generates the fine bubbles 61 from the carbon dioxide supplied from the tank 11. The fine bubbles 61 are microbubbles having a diameter of 1 mm or less or nanobubbles having a diameter of 1 μm or less. The fine bubble generating device 14 has a water supply pipe 14a to which water is supplied. The microbubble generator 14 supplies the microbubbles 61 to the supply unit 16 together with water.

配管15は、微細気泡生成装置14から供給部16へと微細気泡61を流すものである。配管15は、微細気泡生成装置14と供給部16を接続する。   The pipe 15 allows the fine bubbles 61 to flow from the fine bubble generating device 14 to the supply unit 16. The pipe 15 connects the fine bubble generating device 14 and the supply unit 16.

供給部16は、配管15を介して、微細気泡生成装置14から供給された微細気泡61を粒子含有液体54へと供給する。   The supply unit 16 supplies the fine bubbles 61 supplied from the fine bubble generating device 14 to the particle-containing liquid 54 via the pipe 15.

付着気体供給部4は、中性である空気(請求項の付着用気体)の微細気泡62を粒子含有液体54に供給するためのものである。ここで、空気の微細気泡62は、粒子含有液体54中の粒子51、53に付着して浮上させる機能を有する。付着気体供給部4は、タンク21と、配管22と、バルブ23と、微細気泡生成装置24と、配管25と、供給部26とを備えている。   The attached gas supply unit 4 is for supplying fine air bubbles 62 of neutral air (attaching gas in claims) to the particle-containing liquid 54. Here, the fine air bubbles 62 have a function of adhering to and floating on the particles 51 and 53 in the particle-containing liquid 54. The attached gas supply unit 4 includes a tank 21, a pipe 22, a valve 23, a fine bubble generating device 24, a pipe 25, and a supply unit 26.

タンク21は、供給用の空気を貯留するためのものである。   The tank 21 is for storing supply air.

配管22は、タンク21から微細気泡生成装置24へと空気を流すものである。配管22は、タンク21と微細気泡生成装置24とを接続する。   The pipe 22 allows air to flow from the tank 21 to the fine bubble generating device 24. The pipe 22 connects the tank 21 and the fine bubble generating device 24.

バルブ23は、微細気泡生成装置24への空気の供給量を調整するためのものである。バルブ23は、配管22の途中部に配置されている。   The valve 23 is for adjusting the amount of air supplied to the fine bubble generating device 24. The valve 23 is disposed in the middle of the pipe 22.

微細気泡生成装置24は、タンク21から供給された空気から微細気泡62を生成するものである。微細気泡とは、マイクロバブルまたはナノバブルのことである。微細気泡生成装置24は、水が供給される給水管24aを有する。微細気泡生成装置24は、水とともに微細気泡62を供給部26へと供給する。   The fine bubble generating device 24 generates fine bubbles 62 from the air supplied from the tank 21. The fine bubbles are micro bubbles or nano bubbles. The fine bubble generating device 24 has a water supply pipe 24a to which water is supplied. The fine bubble generating device 24 supplies the fine bubbles 62 to the supply unit 26 together with water.

配管25は、微細気泡生成装置24から供給部26へと微細気泡62を流すものである。配管25は、微細気泡生成装置24と供給部26とを接続する。   The piping 25 allows the fine bubbles 62 to flow from the fine bubble generating device 24 to the supply unit 26. The pipe 25 connects the fine bubble generating device 24 and the supply unit 26.

供給部26は、配管23を介して、微細気泡生成装置24から供給された微細気泡62を粒子含有液体54へと供給する。   The supply unit 26 supplies the fine bubbles 62 supplied from the fine bubble generating device 24 to the particle-containing liquid 54 via the pipe 23.

回収機構5は、粒子含有液体54の上面に浮上した粒子51、53を回収するためのものである。回収機構5は、特に限定するものではないが、バキューム等の吸引機構を採用することができる。   The recovery mechanism 5 is for recovering the particles 51 and 53 that have floated on the upper surface of the particle-containing liquid 54. The recovery mechanism 5 is not particularly limited, but a suction mechanism such as a vacuum can be employed.

pH値検出部6は、粒子含有液体54のpH値Vを検出して、制御部7へと出力する。pH値検出部6は、ガラス電極型等の一般的なpH計を適用できる。   The pH value detection unit 6 detects the pH value V of the particle-containing liquid 54 and outputs it to the control unit 7. The pH value detection unit 6 may be a general pH meter such as a glass electrode type.

制御部7は、粒子分離装置1の制御全般を司るものである。制御部7は、演算部31と、記憶部32と、接続部33とを備えている。   The control unit 7 is responsible for overall control of the particle separation apparatus 1. The control unit 7 includes a calculation unit 31, a storage unit 32, and a connection unit 33.

演算部31は、後述する粒子分離プログラム等の種々のプログラムを実行するためのものである。演算部31は、CPU(central processing unit)からなる。   The calculation unit 31 is for executing various programs such as a particle separation program described later. The computing unit 31 is composed of a CPU (central processing unit).

記憶部32は、種々の数値情報や粒子分離プログラム等のプログラムを記憶するものである。記憶部32は、RAM(random access memory)、ROM(read only memory)及びHDD(hard disk drive)等を有する。記憶部32に記憶されている数値情報には、付着対象の粒子51、53と分離pH値Va、Vbとを関連付けた表1に示すテーブルが含まれる。ここで、分離pH値Vaとは、空気の微細気泡62が分離対象の粒子51と付着するpH値のことである。分離pH値Vbとは、空気の微細気泡62が分離対象の粒子53と付着するpH値のことである。
The storage unit 32 stores various numerical information and programs such as a particle separation program. The storage unit 32 includes a random access memory (RAM), a read only memory (ROM), a hard disk drive (HDD), and the like. The numerical information stored in the storage unit 32 includes a table shown in Table 1 in which the adhesion target particles 51 and 53 and the separation pH values Va and Vb are associated with each other. Here, the separation pH value Va is a pH value at which the fine air bubbles 62 adhere to the particles 51 to be separated. The separation pH value Vb is a pH value at which the fine air bubbles 62 adhere to the particles 53 to be separated.

従って、粒子51を分離する際には、pH値Vが、分離pH値Vaとなるように、バルブ13を介して、二酸化炭素の流量が制御される。粒子53を分離する際には、pH値Vが、分離pH値Vbとなるように、バルブ13を介して、二酸化炭素の流量が制御される。   Therefore, when the particles 51 are separated, the flow rate of carbon dioxide is controlled via the valve 13 so that the pH value V becomes the separation pH value Va. When the particles 53 are separated, the flow rate of carbon dioxide is controlled via the valve 13 so that the pH value V becomes the separation pH value Vb.

次に、分離pH値Va、Vbと粒子51、53とを関連付ける方法、即ち、表1のテーブルの作成方法について説明する。粒子のゼータ電位及び気体(二酸化炭素等)のゼータ電位が、周囲(粒子含有液体54)のpH値Vによって変化することは知られている。これを実験によって調べた結果が図2である。図2において、横軸は周囲(例えば、粒子含有液体)のpH値を示し、縦軸は各pH値での粒子または空気のゼータ電位を示す。   Next, a method for associating the separated pH values Va and Vb with the particles 51 and 53, that is, a method for creating the table of Table 1 will be described. It is known that the zeta potential of particles and the zeta potential of gases (such as carbon dioxide) vary with the pH value V of the surroundings (particle-containing liquid 54). FIG. 2 shows the result of examining this by experiment. In FIG. 2, the horizontal axis indicates the pH value of the surroundings (for example, a particle-containing liquid), and the vertical axis indicates the zeta potential of particles or air at each pH value.

ここで、空気の微細気泡61を分離対象の粒子51、53に付着させるためには、
(条件1)空気のゼータ電位の正負の符号と分離対象の粒子51、53のゼータ電位の正負の符号が逆
(条件2)空気のゼータ電位の絶対値と分離対象の粒子51、53のゼータ電位の絶対値とが略等しい
ことが好ましい条件となる。従って、条件1、2を満たす分離pH値Va、Vbを分離対象の粒子51、53と関連付ける。この結果が、表1のテーブルである。図2からわかるように、例えば、粒子51は、分離pH値Vaが約5.5となる。粒子53は、分離pH値Vbが約3.2となる。尚、粒子52は、空気による付着が困難なため粒子含有液体54とともに回収する。ここで、上述した条件は一例であり、適宜変更可能である。
Here, in order to attach the fine air bubbles 61 to the particles 51 and 53 to be separated,
(Condition 1) The sign of the zeta potential of air is opposite to the sign of the zeta potential of the particles 51 and 53 to be separated. (Condition 2) The absolute value of the zeta potential of air and the zeta of the particles 51 and 53 to be separated. A preferable condition is that the absolute value of the potential is substantially equal. Therefore, the separation pH values Va and Vb satisfying the conditions 1 and 2 are associated with the particles 51 and 53 to be separated. The result is the table in Table 1. As can be seen from FIG. 2, for example, the particle 51 has a separation pH value Va of about 5.5. The particles 53 have a separation pH value Vb of about 3.2. The particles 52 are collected together with the particle-containing liquid 54 because it is difficult to adhere by air. Here, the above-described conditions are examples, and can be changed as appropriate.

接続部33は、指示信号を送信可能にバルブ13と接続されている。これにより、制御部7は、バルブ13によって二酸化炭素の供給量を制御する。接続部33は、指示信号を送信可能に微細気泡生成装置14と接続されている。これにより、制御部7は、微細気泡生成装置14を制御して二酸化炭素の微細気泡61の供給と停止とを切り替える。   The connection part 33 is connected with the valve | bulb 13 so that an instruction | indication signal can be transmitted. Thereby, the control unit 7 controls the supply amount of carbon dioxide by the valve 13. The connection unit 33 is connected to the fine bubble generating device 14 so as to transmit an instruction signal. Thereby, the control part 7 controls the fine bubble production | generation apparatus 14, and switches supply and the stop of the fine bubble 61 of a carbon dioxide.

接続部33は、指示信号を送信可能にバルブ23と接続されている。これにより、制御部7は、バルブ23によって空気の供給量を制御する。接続部33は、指示信号を送信可能に微細気泡生成装置24と接続されている。これにより、制御部7は、微細気泡生成装置24を制御して空気の微細気泡の供給と停止とを切り替える。   The connection part 33 is connected with the valve | bulb 23 so that an instruction | indication signal can be transmitted. Thereby, the control unit 7 controls the supply amount of air by the valve 23. The connection unit 33 is connected to the fine bubble generating device 24 so that an instruction signal can be transmitted. Thereby, the control part 7 controls the fine bubble production | generation apparatus 24, and switches supply and a stop of the fine bubble of air.

接続部33は、pH値Vを受信可能にpH値検出部6と接続されている。これにより、制御部7は、検出された粒子含有液体54のpH値Vが設定された分離pH値Va、VbとなるようにpH調整気体供給部3のバルブ13を制御する。   The connection unit 33 is connected to the pH value detection unit 6 so as to receive the pH value V. Thereby, the control unit 7 controls the valve 13 of the pH adjustment gas supply unit 3 so that the detected pH value V of the particle-containing liquid 54 becomes the set separation pH values Va and Vb.

接続部33は、指示信号を送信可能に回収機構5と接続されている。これにより、制御部7は、回収機構5によって浮上した粒子51、53を回収する。   The connection part 33 is connected with the collection | recovery mechanism 5 so that an instruction | indication signal can be transmitted. Thus, the control unit 7 collects the particles 51 and 53 that have been levitated by the collection mechanism 5.

(第1実施形態による動作)
次に、第1実施形態の粒子分離装置1による、粒子含有液体中の粒子を分離するための粒子の分離方法について説明する。粒子の分離方法は、制御部7によって実行される粒子分離プログラムに沿って説明する。図3は、粒子分離プログラムを説明するためのフローチャートである。図4(a)及び(b)は、異なる粒子が順に浮上する状態を説明する図である。
(Operation according to the first embodiment)
Next, a particle separation method for separating particles in the particle-containing liquid by the particle separation device 1 of the first embodiment will be described. The particle separation method will be described along with a particle separation program executed by the control unit 7. FIG. 3 is a flowchart for explaining the particle separation program. 4 (a) and 4 (b) are diagrams illustrating a state in which different particles float in order.

まず、図3に示すように、制御部7は、分離槽2に粒子含有液体54が排液されると、分離対象の粒子51〜53を含む粒子含有液体54に二酸化炭素の微細気泡61を供給する(S1)。具体的には、制御部7は、バルブ13を開状態にして、タンク11の二酸化炭素を微細気泡生成装置14に供給する。その後、制御部7は、微細気泡生成装置14を制御して、二酸化炭素の微細気泡61を生成して、給水管14aから供給された水とともに微細気泡61を供給部16から粒子含有液体54へ供給する。これにより、粒子含有液体54のpH値Vは、徐々に小さく、即ち、酸性になる。   First, as illustrated in FIG. 3, when the particle-containing liquid 54 is drained into the separation tank 2, the control unit 7 causes the fine bubbles 61 of carbon dioxide to be contained in the particle-containing liquid 54 including the particles 51 to 53 to be separated. Supply (S1). Specifically, the control unit 7 opens the valve 13 and supplies the carbon dioxide in the tank 11 to the fine bubble generating device 14. Thereafter, the control unit 7 controls the fine bubble generating device 14 to generate the fine bubbles 61 of carbon dioxide, and the fine bubbles 61 are supplied from the supply unit 16 to the particle-containing liquid 54 together with the water supplied from the water supply pipe 14a. Supply. As a result, the pH value V of the particle-containing liquid 54 gradually decreases, that is, becomes acidic.

次に、制御部7は、pH値検出部6から入力されたpH値Vが記憶部32に記憶されている分離pH値Vaか否かを判定する(S2)。制御部7は、pH値Vが分離pH値VaになるまでステップS2の処理を繰り返す(S2:No)。   Next, the control unit 7 determines whether or not the pH value V input from the pH value detection unit 6 is the separated pH value Va stored in the storage unit 32 (S2). The controller 7 repeats the process of step S2 until the pH value V reaches the separation pH value Va (S2: No).

次に、制御部7は、粒子含有液体54のpH値Vが分離pH値Vaになったと判定すると(S2:Yes)、二酸化炭素の微細気泡61の供給を停止する(S3)。具体的には、制御部7は、バルブ13を閉状態にするとともに、微細気泡生成装置14を停止する。   Next, when the control unit 7 determines that the pH value V of the particle-containing liquid 54 has reached the separation pH value Va (S2: Yes), the control unit 7 stops supplying the fine bubbles 61 of carbon dioxide (S3). Specifically, the control unit 7 closes the valve 13 and stops the fine bubble generating device 14.

次に、制御部7は、空気の微細気泡62を粒子含有液体54に供給する(S4)。具体的には、制御部7は、バルブ13を開状態にして、タンク21の空気を微細気泡生成装置24に供給する。その後、制御部7は、微細気泡生成装置24を制御して、空気の微細気泡62を生成して、給水管24aから供給された水とともに微細気泡62を供給部26から粒子含有液体54へ供給する。これにより、多くの二酸化炭素の微細気泡61及び空気の微細気泡62が、図2に示すようにゼータ電位の符号が逆で絶対値の等しい粒子51であって、粒子含有液体54に含まれる粒子51の周りに付着する。このため、図4(a)に示すように、粒子51が、液面に浮上する。一方、粒子含有液体54のpH値Vが分離pH値Vaでは、微細気泡61、62が粒子52、53にほとんど付着しないので、粒子52、53はあまり浮上しない。   Next, the control unit 7 supplies the fine air bubbles 62 to the particle-containing liquid 54 (S4). Specifically, the control unit 7 opens the valve 13 and supplies the air in the tank 21 to the fine bubble generating device 24. Thereafter, the control unit 7 controls the fine bubble generating device 24 to generate air fine bubbles 62 and supplies the fine bubbles 62 from the supply unit 26 to the particle-containing liquid 54 together with the water supplied from the water supply pipe 24a. To do. As a result, as shown in FIG. 2, many carbon dioxide microbubbles 61 and air microbubbles 62 are particles 51 having opposite zeta potential signs and equal absolute values, and particles contained in the particle-containing liquid 54. It sticks around 51. For this reason, as shown in FIG. 4A, the particles 51 float on the liquid surface. On the other hand, when the pH value V of the particle-containing liquid 54 is the separation pH value Va, since the fine bubbles 61 and 62 hardly adhere to the particles 52 and 53, the particles 52 and 53 do not float so much.

次に、制御部7は、分離時間が経過したか否かを判定する(S5)。ここで、分離時間とは、経験的に求められた、粒子含有液体54に含まれる粒子51を分離するのに必要な時間のことである。   Next, the control unit 7 determines whether or not the separation time has elapsed (S5). Here, the separation time is a time required to separate the particles 51 contained in the particle-containing liquid 54, which is determined empirically.

次に、制御部7は、分離時間が経過するまで、ステップS1〜ステップS5の処理を繰り返す(S5:No)。この繰り返しによって、粒子51に付着して減少した二酸化炭素に合わせて二酸化炭素の微細気泡61を供給して、pH値Vを分離pH値Vaに保ちつつ、粒子含有液体54に含まれる粒子51を浮上させる。   Next, the control part 7 repeats the process of step S1-step S5 until separation time passes (S5: No). By repeating this, the fine bubbles 61 of carbon dioxide are supplied in accordance with the carbon dioxide that has been reduced by adhering to the particles 51, and the particles 51 contained in the particle-containing liquid 54 are maintained while maintaining the pH value V at the separation pH value Va. Make it rise.

次に、制御部7は、分離時間が経過したと判定すると(S5:Yes)、空気の微細気泡61の供給を停止する(S6)。   Next, when it is determined that the separation time has elapsed (S5: Yes), the control unit 7 stops the supply of the fine air bubbles 61 (S6).

次に、制御部7は、回収機構5によって浮上した粒子51を回収する(S7)。   Next, the control unit 7 collects the particles 51 that have been levitated by the collection mechanism 5 (S7).

次に、制御部7は、ステップS8〜ステップS14の処理によって粒子53を浮上させて、回収する。尚、ステップS8〜ステップS14の処理は、ステップS1〜S7の処理と同様のため簡略化して説明する。   Next, the control part 7 floats and collect | recovers the particle | grains 53 by the process of step S8-step S14. The processes in steps S8 to S14 are the same as the processes in steps S1 to S7, and will be described in a simplified manner.

制御部7は、粒子52、53を含む粒子含有液体54に二酸化炭素の微細気泡61を供給する(S8)。次に、制御部7は、粒子含有液体54のpH値Vが分離pH値Vbになると(S9:Yes)、二酸化炭素の微細気泡61の供給を停止する(S10)。この後、制御部7は、空気の微細気泡62を供給する(S11)。制御部7は、分離時間が経過するまで、ステップS8〜S12の処理を繰り返す。これにより、図4(b)に示すように、微細気泡61、62が粒子53に付着して、粒子53が液面に浮上する。   The control unit 7 supplies the fine bubbles 61 of carbon dioxide to the particle-containing liquid 54 including the particles 52 and 53 (S8). Next, when the pH value V of the particle-containing liquid 54 reaches the separation pH value Vb (S9: Yes), the control unit 7 stops the supply of the carbon dioxide fine bubbles 61 (S10). Thereafter, the control unit 7 supplies fine air bubbles 62 (S11). The control unit 7 repeats the processes of steps S8 to S12 until the separation time elapses. Thereby, as shown in FIG.4 (b), the fine bubbles 61 and 62 adhere to the particle | grains 53, and the particle | grains 53 float on the liquid level.

次に、制御部7は、分離時間が経過したと判定すると(S12:Yes)、空気の微細気泡62の供給を停止する。この後、制御部7は、液面に浮上した粒子53を回収機構5によって回収する。   Next, when the control unit 7 determines that the separation time has elapsed (S12: Yes), the control unit 7 stops the supply of the fine air bubbles 62. Thereafter, the control unit 7 collects the particles 53 floating on the liquid surface by the collection mechanism 5.

これにより、制御部7は、粒子分離プログラムを終了する。   Thereby, the control part 7 complete | finishes a particle separation program.

(第1実施形態の効果)
次に、上述した第1実施形態による粒子分離装置1及び粒子の分離方法の効果について説明する。
(Effect of 1st Embodiment)
Next, effects of the particle separation device 1 and the particle separation method according to the first embodiment described above will be described.

上述したように第1実施形態による粒子分離装置1では、制御部7が、微細気泡生成装置14から供給される二酸化炭素の微細気泡61を制御することによって粒子含有液体54のpH値Vを調整できる。これにより、粒子51、53と微細気泡62との付着効率を向上させることができる。この結果、粒子分離装置1は、粒子51、53を迅速に浮上させて、分離時間を短縮できる。   As described above, in the particle separation device 1 according to the first embodiment, the control unit 7 adjusts the pH value V of the particle-containing liquid 54 by controlling the fine bubbles 61 of carbon dioxide supplied from the fine bubble generating device 14. it can. Thereby, the adhesion efficiency of the particles 51 and 53 and the fine bubbles 62 can be improved. As a result, the particle separation apparatus 1 can promptly float the particles 51 and 53 and shorten the separation time.

また、粒子分離装置1では、制御部7が、二酸化炭素の微細気泡61の供給量を調整することによって、粒子含有液体54のpH値Vを分離pH値Va、Vbに順に設定している。これにより、粒子分離装置1は、pH調整用の添加剤等を用いることなく、異なる粒子51、53を別々に分離することができる。   Further, in the particle separation device 1, the control unit 7 sets the pH value V of the particle-containing liquid 54 to the separation pH values Va and Vb in order by adjusting the supply amount of the fine bubbles 61 of carbon dioxide. Thereby, the particle | grain separation apparatus 1 can isolate | separate different particle | grains 51 and 53 separately, without using the additive for pH adjustment, etc.

また、粒子分離装置1は、微細気泡生成装置24によって粒子51、53に付着する空気の微細気泡62を供給するので、より迅速に粒子51、53を浮上させることができる。   Moreover, since the particle | grain separation apparatus 1 supplies the fine bubble 62 of the air adhering to particle | grains 51 and 53 by the fine bubble production | generation apparatus 24, the particle | grains 51 and 53 can be floated more rapidly.

また、粒子分離装置1では、制御部7が、pH検出部6によって検出されたpH値Vに基づいて、pH値Vが分離pH値Va、Vbとなるように、二酸化炭素の微細気泡61を供給する。これにより、粒子分離装置1は、粒子含有液体54のpH値Vを略一定に維持できるので、粒子51、53と微細気泡61、62との付着効率を向上させることができる。   In the particle separation device 1, the control unit 7 controls the fine bubbles 61 of carbon dioxide based on the pH value V detected by the pH detection unit 6 so that the pH value V becomes the separation pH values Va and Vb. Supply. Thereby, since the particle separator 1 can maintain the pH value V of the particle-containing liquid 54 substantially constant, the adhesion efficiency between the particles 51 and 53 and the fine bubbles 61 and 62 can be improved.

以上、実施形態を用いて本発明を詳細に説明したが、本発明は本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載及び特許請求の範囲の記載と均等の範囲により決定されるものである。以下、上記実施形態を一部変更した変更形態について説明する。   As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail using embodiment, this invention is not limited to embodiment described in this specification. The scope of the present invention is determined by the description of the claims and the scope equivalent to the description of the claims. Hereinafter, modified embodiments in which the above-described embodiment is partially modified will be described.

上述した実施形態における各構成の形状、材質、数値、配置等は適宜変更可能である。上述した実施形態における各ステップの順序は適宜変更可能である。例えば、空気(付着用気体)を供給するステップと、二酸化炭素を供給及び供給を停止するステップの順序を変更することが上げられる。   The shape, material, numerical value, arrangement, and the like of each component in the above-described embodiment can be changed as appropriate. The order of the steps in the above-described embodiment can be changed as appropriate. For example, changing the order of the step of supplying air (adhesion gas) and the step of supplying and stopping the supply of carbon dioxide can be raised.

また、上述した実施形態では、二酸化炭素によってpH値を調整したが、二酸化窒素、アンモニア等の他の気体によってpH値を調整してもよい。また、2種類以上の気体によって液体のpH値を調整してもよい。例えば、粒子分離装置のpH調整気体供給部が、二酸化炭素の微細気泡によって液体を酸性化する第1pH調整気体供給部と、アンモニアの微細気泡によって液体をアルカリ性化する第2pH調整気体供給部とを備えていてもよい。これにより、粒子分離装置は、液体を酸性にすることもできるし、アルカリ性にすることもできるとともに、pH値の微調整が容易になる。ここで、pHを調整するために供給される酸性の気体及びアルカリ性の気体は、使用状況に合わせて互いの反応性を考慮して決定されることが好ましい。例えば、互いの気体が反応し難い(または、反応しない)組み合わせや、逆に、互いの気体が反応し易い組み合わせが考えられる。   Moreover, in embodiment mentioned above, although pH value was adjusted with the carbon dioxide, you may adjust pH value with other gas, such as nitrogen dioxide and ammonia. Further, the pH value of the liquid may be adjusted by two or more kinds of gases. For example, the pH adjustment gas supply unit of the particle separator includes a first pH adjustment gas supply unit that acidifies the liquid with carbon dioxide fine bubbles and a second pH adjustment gas supply unit that alkalizes the liquid with ammonia fine bubbles. You may have. Thereby, the particle separation device can make the liquid acidic or alkaline, and facilitates fine adjustment of the pH value. Here, it is preferable that the acidic gas and alkaline gas supplied in order to adjust pH are determined in consideration of mutual reactivity according to the use situation. For example, a combination in which the mutual gases hardly react (or does not react), and conversely, a combination in which the mutual gases easily react can be considered.

また、上述した実施形態では、吸着対象の粒子として、燃焼灰等の二酸化炭素を主原料とする粒子やカオリンを一例として挙げたが、これらは一例であり、吸着対象の粒子は適宜変更可能である。   Further, in the above-described embodiment, as particles to be adsorbed, particles made mainly of carbon dioxide such as combustion ash and kaolin are given as examples, but these are examples, and the particles to be adsorbed can be appropriately changed. is there.

また、上述した粒子の分離方法では、制御部によって各ステップの処理を実行したが、各ステップの処理をユーザが実行してもよい。   In the particle separation method described above, the process of each step is executed by the control unit. However, the user may execute the process of each step.

上述した実施形態では、付着用気体供給部を設けたが、pH調整用気体と付着用気体とを同じ気体によって構成して、付着用気体供給部を省略してもよい。   In the embodiment described above, the adhesion gas supply unit is provided, but the pH adjusting gas and the adhesion gas may be configured by the same gas, and the adhesion gas supply unit may be omitted.

1 粒子分離装置
2 分離槽
3 pH調整気体供給部
4 付着気体供給部
5 回収機構
6 pH値検出部
7 制御部
11 タンク
12、15 配管
13 バルブ
14 微細気泡生成装置
16 供給部
21 タンク
22 配管
23 バルブ
23、25 配管
24 微細気泡生成装置
26 供給部
51、52、53 粒子
54 粒子含有液体(液体)
61 二酸化炭素の微細気泡(pH調整用気体の微細気泡)
62 空気の微細気泡(付着用気体の微細気泡)
V pH値
Va 分離pH値
Vb 分離pH値
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Particle separator 2 Separation tank 3 pH adjustment gas supply part 4 Adhered gas supply part 5 Recovery mechanism 6 pH value detection part 7 Control part 11 Tank 12, 15 Pipe 13 Valve 14 Fine bubble production | generation apparatus 16 Supply part 21 Tank 22 Pipe 23 Valves 23 and 25 Pipe 24 Fine bubble generating device 26 Supply units 51, 52 and 53 Particles 54 Particle-containing liquid (liquid)
61 Fine bubbles of carbon dioxide (fine bubbles of gas for pH adjustment)
62 Air microbubbles (adhesive gas microbubbles)
V pH value Va Separation pH value Vb Separation pH value

Claims (6)

液体中の粒子を分離するための粒子分離装置において、
pH値を調整するpH調整用気体の微細気泡を前記液体に供給するpH調整気体供給部と、
前記液体のpH値を検出して出力するpH値検出手段と、
前記pH値検出手段から入力されたpH値に基づいて、前記pH調整気体供給部によって供給されるpH調整用気体の微細気泡の供給量を制御する制御部とを備えることを特徴とする粒子分離装置。
In a particle separator for separating particles in a liquid,
a pH adjusting gas supply unit for supplying fine liquid bubbles of a pH adjusting gas for adjusting the pH value to the liquid;
PH value detection means for detecting and outputting the pH value of the liquid;
Particle separation comprising: a control unit that controls a supply amount of fine bubbles of the pH adjusting gas supplied by the pH adjusting gas supply unit based on a pH value input from the pH value detecting means apparatus.
粒子に付着する付着用気体の微細気泡を供給する付着気体供給部を更に備え、
前記制御部は、前記付着気体供給部を制御して、前記液体中に供給する付着用の微細気泡を供給することを特徴とする請求項1に記載の粒子分離装置。
An adhesion gas supply unit for supplying fine bubbles of the adhesion gas adhering to the particles;
The particle separation device according to claim 1, wherein the control unit controls the adhesion gas supply unit to supply adhesion fine bubbles to be supplied into the liquid.
前記制御部は、分離対象の粒子に付着用気体が付着可能な分離pH値が、分離対象の粒子と関連付けられて記憶された記憶部を有し、
前記制御部は、前記分離pH値となるように前記pH調整気体供給部を制御して、pH調整用気体を供給することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の粒子分離装置。
The control unit includes a storage unit in which a separation pH value at which an adhesion gas can adhere to particles to be separated is stored in association with the particles to be separated;
The particle separation apparatus according to claim 1, wherein the control unit supplies the pH adjusting gas by controlling the pH adjusting gas supply unit so as to be the separation pH value.
pH調整気体供給部は、
液体を酸性化する気体の微細気泡を供給する第1pH調整気体供給部と、
液体をアルカリ性化する気体の微細気泡を供給する第2pH調整気体供給部とを有することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の粒子分離装置。
The pH adjustment gas supply unit
A first pH adjusting gas supply unit for supplying fine gas bubbles for acidifying the liquid;
The particle separation device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a second pH adjusting gas supply unit that supplies fine bubbles of a gas that makes the liquid alkaline.
液体中の粒子を分離するための粒子の分離方法において、
粒子に付着させる付着用気体を供給する付着用気体供給ステップと、
分離対象の第1粒子及び第2粒子を含む液体中にpH調整用気体の微細気泡を供給する第1供給ステップと、
液体のpH値が第1粒子に付着用気体が付着する第1分離pH値となると、前記pH調整用気体の微細気泡の供給を停止する第1停止ステップと、
分離対象の第2粒子を含む液体中にpH調整用気体の微細気泡を供給する第2供給ステップと、
液体のpH値が第2粒子に付着用気体が付着する第2分離pH値となると、前記pH調整用気体の微細気泡の供給を停止する第2停止ステップとを備えることを特徴とする粒子の分離方法。
In a particle separation method for separating particles in a liquid,
An adhesion gas supply step for supplying an adhesion gas to be adhered to the particles;
A first supply step of supplying fine bubbles of a gas for pH adjustment into a liquid containing first particles and second particles to be separated;
A first stop step of stopping the supply of fine bubbles of the gas for pH adjustment when the pH value of the liquid reaches the first separation pH value at which the gas for adhesion adheres to the first particles;
A second supply step of supplying fine bubbles of pH adjusting gas into the liquid containing the second particles to be separated;
A second stop step of stopping the supply of fine bubbles of the gas for pH adjustment when the pH value of the liquid reaches the second separation pH value at which the gas for adhesion adheres to the second particles. Separation method.
前記第1停止ステップ終了後、前記pH調整用気体の減少に合わせて、前記第1供給ステップ及び前記第1停止ステップを繰り返すことを特徴とする請求項5に記載の粒子の分離方法。   6. The particle separation method according to claim 5, wherein after the first stop step, the first supply step and the first stop step are repeated in accordance with a decrease in the pH adjusting gas.
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