JP2018034120A - 油水が混じり合って乳化状となった液（エマルジョン）から、油や夾雑物を分離回収するための分離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】主として、工作機等の加工廃液である油成分と水とが乳化状となったエマルジョンから油や金属成分、水成分等からなる夾雑物（混合物）を除去することで、廃液、廃水等を浄化することができる分離装置を提供する。【解決手段】 汚染液を第１分離する第１分離槽２と、第１分離槽で分離された液を電解する高速電解槽３と、高速電解槽で電解された液中から油分と夾雑物を除去する第２分離槽４と、第２分離槽から送られた液から汚染物を分離、殺菌する第３分離槽５と、第２分離槽から送られた液から汚染物を分離し第２分離槽４に循環させる第４分離槽６と、第３分離槽５で汚染物が分離された液から、最終的に液中に残留した油分や夾雑物を回収する気化吸着フィルタ７を備えていることを特徴とする油と水とが混じり合って乳化状となった液（エマルジョン）から、油や夾雑物を分離回収するための分離装置である。【選択図】 図１

Description

本発明は 主として、工作機等の加工廃液である油成分と水とが乳化状となったエマルジョンから油や金属成分、水成分等からなる夾雑物（混合物）を除去することで、廃液、廃水等を浄化することができる分離装置に関するものである。

工作機等の加工廃液（エマルジョン化した廃液や排水、汚水等）を無害化処理することは地球環境保全の重要な緊急課題の一つであり、改善技術の開発には世界が積極的に取り組んでいるところである。しかし、廃液、排水や汚水の種類や性質は多種多様に亘り、処理技術も画一化されていないのが現況である。

汚染液処理技術やその関連技術としては、油水を静置して、比重差によって上層に浮上させて油滴を分離する装置や、油水を吸着材槽を通して、吸着分離する装置、或いは、微粒子状の油滴がエマルジョン状態になってしまったものを、電解処理槽に通して、油滴と水との界面電位の差を利用して電気泳動により分離する装置などが提案されている。

各種ある分離装置の例として特許文献１（特開平１１−１１４３０４）に記載された発明がある。この発明は、「油水発生源からの油水の受入口と分離水の排出管とを備えた貯留槽中に油水を受け入れて油滴を浮上分離する浮上油分離手段と、排出管を介して貯留槽と連結する電解槽中にアルミニウム電極を収納して、乳化状の微細油滴を含む分離水を受け入れて、電解処理し、電解水中に副生する水酸化アルミによってフロック化して油滴を浮上分離する電解分離手段と、該電解分離手段によって処理された電解処理水の入口と出口とを備え内部に吸着材を収納して成る吸着処理室が重なって設けられている吸着分離手段Ｆとを備えていることを特徴とする油水分離装置」というものである。

また、特許文献２（特開２０１３−１８４１１４）に記載される発明は、汚染水中の陽イオン、陰イオン、あるいは電解質等の汚染物質を確実に捕捉し、選択的に移動させ、除去できる装置であり、具体的には「円盤型電界イオン交換体の内腔に汚染水を流し、上側に圧をかけ、陽イオン、陰イオン、あるいは電解質等の汚染物質を選択的にＥＦＩＸの隙間のイオン交換基の電界力、クーロン力で捕捉し、圧等イオン交換外力によって、電解質物質を電界イオン交換体の隙間を移動させ、除去し、効率的に浄化する装置」である。

さらに、特許文献３（特許第５１９７２７３号公報）に記載される発明は、「セラミックスの粉末にバインダが添加されたスラリーを噴霧乾燥室内に液滴として噴霧し、該液滴を乾燥させることによって造粒された顆粒を得る噴霧乾燥装置において、前記噴霧乾燥室の内壁の一部に、ガラスファイバー，カーボンファイバー，セラミックファイバーおよびセラミックウィスカーのうち少なくとも１種の繊維状無機物をフッ素樹脂でコーティングした層が形成されていることを特徴とする噴霧乾燥装置」というものである。

特開平１１−１１４３０４公報 特開２０１３−１８４１１４公報 特許第５１９７２７３号公報

上述したように、汚水液から夾雑物を除去するために必要な技術は上記各先行文献に開示されているものの、夾雑物を効率的に除去するための分離技術としては未だ不完全であり、業界等ではより安価で効率的な装置の開発が望まれている。

こうした背景の中、本出願人は水処理に関する永年の研究や実験から得た知見を元に、特に油分を含む廃液、排水や汚水等の無害化処理に当たって、まず、油分と水分とを分離することが肝要であるとの考えに至った。そこでまず、油と金属イオンとが付着しないことを利用して、油分を含む廃液、排水や汚水等の当初の処理は液電解技術により油と水との分離を達成し、分離された水のさらなる無害化処理には必要に応じて噴霧乾燥処理や電解分離処理や電解殺菌処理を適用して無害化することにより課題の解決を図った技術開発に成功した。そして、この技術については、特願２０１５−１７３５３としてすでに特許出願済である。

しかし、その後の研究により前記出願済技術で使用する電解槽では、排水や汚水等の浄化にあたって、夾雑物の分離が満足にできないことが判明し、これらを解決するためにさらなる研究開発を進めてきた。このような中で、本出願人は、液体中に混入している夾雑物（汚染物）をより効果的に分離できる新しい電解油水金属分離槽の開発に成功した。

本発明は、上記知見にもとづいてなされたものであり、本発明によれば、液体中（エマルジョン）に混入している汚染物を、廃液、廃水等の浄化装置内に組み込んだ電解油水金属分離槽、高速電解槽等により従来では期待できなかった汚染物を効果的に分離することができるようになった。

このため、本発明が採用した課題解決手段は、
汚染液を第１分離する第１分離槽２と、第１分離槽で分離された液を電解する高速電解槽３と、高速電解槽で電解された液中から油分と夾雑物を除去する第２分離槽４と、第２分離槽から送られた液から汚染物を分離する第３分離槽５と、第２分離槽から送られた液から汚染物を分離し第２分離槽に循環させる第４分離槽６と、第３分離槽で汚染物が分離された液から、最終的に液中に残留した油分や夾雑物を回収する気化吸着フィルタ７を備えていることを特徴とする油と水とが混じり合って乳化状となった液（エマルジョン）から、油や夾雑物を分離回収するための分離装置である。
また、前記第１分離槽２には電極と仕切り板が設けられていることを特徴とする分離装置である。
また、前記第２分離槽４には攪拌器が設けられていることを特徴とする分離装置である。
また、前記第２分離槽４には第４分離槽６が接続され、前記第２分離槽と第４分離槽との間で液が循環できるようにしたことを特徴とする分離装置である。
また、前記第４分離槽６には電極と仕切り板が配置されていることを特徴とする分離装置である。
また、前記高速電解槽には、夾雑物排出手段と電極、攪拌翼が配置されていることを特徴とする分離装置である。

本発明の廃液、廃水等から夾雑物等を分離するための分離装置によれば、廃液、廃水等の浄化装置内に電解油水金属分離槽を組み込むことにより液体中（エマルジョン）に混入している汚染物をより効果的に分離することが可能となった。

主として廃液、廃水等の浄化汚染水浄化装置の一例の構成説明図である。 （イ）（ロ）は電解油水金属分離装置に配置する電極の説明図であり、（イ）は円形形状のもの、（ロ）は方形形状のものである。

本願発明を実施する形態は、
汚染液を第１分離する第１分離槽２と、第１分離槽で分離された液を電解する高速電解槽３と、高速電解槽で電解された液中から油分と夾雑物を除去する第２分離槽４と、第２分離槽から送られた液から汚染物を分離する第３分離槽５と、第２分離槽から送られた液から汚染物を分離し第２分離槽に循環させる第４分離槽６と、第３分離槽で汚染物が分離された液から、最終的に液中に残留した油分や夾雑物を回収する気化吸着フィルタ７を備えていることを特徴とする油と水とが混じり合って乳化状となった液（エマルジョン）から油や夾雑物を分離回収するための分離装置である。

以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

図１は本願発明に係る油と水とが混じり合って乳化状となった液（エマルジョン）から、油や夾雑物を分離回収するための分離装置の構成図であり、図２（イ）（ロ）は電解分離装置に配置する電極の説明図であり、（イ）は円形形状のもの、（ロ）は方形形状のものである。

図において、１は汚染水をを貯留する貯留槽であり、本例では約１０００リットルの液を貯留できる槽として示されている。この貯留槽には適宜手段、たとえばフォークリフト等で運搬されてくる汚染液が貯留される。２は第１分離槽であり、この分離槽２には槽の上層に浮上した汚染物質を回収する汚染物質回収手段２ａ、電極２ｂ、仕切り板２ｃが配置されている。第１分離槽２は前記貯留槽１とパイプで連通されており、前記パイプ内にはバルブ１ｂとポンプ１ａが配置されている。

また、第１分離槽２内に配置された仕切り板２ｃは、分離槽２中に流路２ｅを区画するためのものであり、仕切り板の下部は槽の底部との間に隙間２ｄが形成されており、液が前記隙間２ｄを介して流路２ｅ側へ流入できる構造となっている。
第１分離槽２の上部の外側適宜位置に配置された排出手段（汚染物質回収手段）２ａは、図示のように油を回収する容器と、夾雑物を回収する容器とに分けて配置されている。 なお、前記容器は同様の機能を達成できるものであれば他の形態でもよい。

第１分離槽２の下流側には二つの高速電解槽３が配置されている。高速電解槽３は第１分離槽２で浄化された液をさらに浄化するための槽であり、この槽内にはアルミニウムからなる陽極電極と、鉄からなる陰極電極とを所定の間隔で交互に配置した電極３ａが配置され適宜電源に接続されている。なお、電極の材質としては、前記したものに限定することなく、同様の機能を達成できる電極であればどのような材質でもよい。

高速電解槽３の上部には、電解槽で電解され槽の上部に浮上した油や夾雑物を回収するスクレーパ３ｂ、３ｃが配置されており、さらに高速電解槽内には電解用の電極３ｇ、３ｈおよび攪拌翼３ｅ、３ｆが配置されている。スクレーパの羽根は図示のように回転する帯に一辺が固定されている形式のものや、不図示ではあるが回転する帯に一辺が枢着され羽根が常に下方に垂れ下がった状態となっている形式のもの等が使用される。高速電解槽３の外側には夾雑物等を回収する回収容器３ｉ、３ｊが配置されている。高速電解槽３の下流には第２分離槽４が配置されており、高速電解槽３の下部には油や夾雑物が分離されたあとの液体を、高速電解槽３から前記第２電解槽４に送るパイプ３ｄが配置されている。

第２分離槽４は、槽内に水位計４ａ、攪拌器４ｂが配置され、上部には分離された夾雑物等を回収する回収口４ｃが形成されている。また、底部にはドレン溜まり４ｇが形成されている。さらに第２電解槽４の下部には液体を第３分離槽５に送るためのパイプ４ｄ、が接続されている。また、第２電解槽４の下部には液体を第４分離槽５に送るためのパイプ４ｅが接続されており、各パイプにはポンプ４ｆ、４ｈが配置されている。

第３分離槽５は第２分離槽４で浄化された液をさらに浄化する槽であり、高速殺菌機能を備えている。前記槽内には水位計５ａ、攪拌機５ｂ、電極５ｃが配置され、ここで浄化・殺菌された液は槽に設けられた排出口５ｄから、ポンプ５ｅの作用により、気化吸着フルター７に散布され、このフィルターで最終的に、油、夾雑物の略全量を回収できる構成となっている。なお、気化吸着フィルタ−７には、フィルターの交換の有無を判断できるフィルタ−交換計８を設けることができる。
また、第４分離槽６は、槽内に電極６ａ、仕切り板６ｂが配置されており、槽の上部は、槽内で分離した浮遊物を回収できる構成となっている。第４分離槽６は第２分離槽４の液を循環して油、夾雑物を回収できる。

以下本発明の作用を説明する。
不図示のフォークリフトで運搬されてきた汚染液は先ず貯留槽１に貯留される。この貯留槽からポンプ１ａによって第１分離槽２に送られる。第１分離槽２に汚染水が所定量送られると、第１分離槽２では電解が開始される。第１分離槽２で分離された油や夾雑物は第１分離槽２の上部に設けた排出手段２ａにより槽外の回収容器に回収される。夾雑物等が分離された液は、分離槽２の底部に溜まるが、この液は仕切り板２ｃの下方の隙間２ｄを介して槽内の流路を経由して適宜手段により高速電解槽３に送られる。

高速電解槽３に送られた液はこの槽３によって再度電解される。電解時に電極の作用により油と夾雑物がエマルジョンから分離され、分離された油と夾雑物は陽極電極からとけでる水酸化アルミニウムによって凝集され液面に浮上し、高速電解槽３の上部に溜まった油や夾雑物は図示のようなスクレーパ（必要ならば不図示のポンプで直接吸引することもできる）等、適宜掻きだし手段によって高速電解槽外の回収容器３ｉ、３ｊに回収される。また、高速電解槽３内に溜まった液は、適宜第２分離槽４に送られる。

第２分離槽４では液は攪拌機４ｂによって攪拌され、液中に残った油や夾雑物が分離され、槽の上部に浮遊した油や夾雑物は回収口４ｃを介して適宜手段により槽外に取り出され、容器に回収される。
第２分離槽４内の液はポンプ４ｆ、４ｈによってさらに第３分離槽（電解殺菌槽）５あるいは第４分離槽６に送ることができるようになっている。第３分離槽では電極５ｃの作用により電解殺菌を受け、また第４分離槽では電極６ａにより電解を受ける。第３分離槽５で油や夾雑物がぼぼ全量分離され、殺菌された液はポンプ５ｅによって気化吸着フィルター７に霧状に散布され、液中にあった油や夾雑物はこのフィルター７によって略全量回収される。

なお、気化吸着フィルター７にはフィルターセンサー８等が設けられ、フィルターの状態が監視され、詰まり等が生じて着た時には適宜交換できるようになっている。
また、第４分離槽６に送られた液は電解を受け、油分や夾雑物が分離除去され、再び第２分離槽に送られる。こうすることにより液は第２分離槽４と第４分離槽６を循環することになり、液中の油分や夾雑物を確実に除去することが可能となる。

図２には本願の電解分離に用いられる円形電極〔図２（イ）〕や正方形電極〔図２（ロ）〕の説明図が示されている。電解分離に用いられる円形電極４０には夫々正端子４１または負端子４２が取り付けられていて、正端子４１同士と負端子４２同士は互いに配線で導電関係を担保されている。用いられるものが円形電極であれ、方形電極であれ、プレート電極の面が荒れていたり滑らかさを欠くと電解効率を大きく損ねるので端面にはアール加工を施すのがよい。

電解電極はユニット化されているので、電解電極のユニット数を調整することにより、電解処理装置の容量や処理液の種類等に適切に対応できる。
また、円形、四角形などの形状をした板状の電極板は、隣り合う電極板同志が異なる極に接続され、図示せぬ高周波電源に接続されている。高周波電源としては、１００ＨZ 以上の周波数を有するものが有効であり、また電極板間の距離は５mm以下として構成することが肝要である。

以上、本発明の実施例について説明してきたが、この発明の電解油水金属分離槽は廃液中の油水金属を電解分離するものであるから、産業用工場などからの切削、研磨などの廃液やメッキ工場、食品工場などの廃液処理に適用して大幅なコスト削減に寄与できるので、産業界に広く受け入れられることが期待できる。
本発明はその精神や主要な特徴から逸脱することなく、他の種々な形で実施することができる。そのため、前述の実施例は単なる例示に過ぎず、本発明を限定的に解釈してはならない。

１ 貯留槽
２ 第１分離槽
２ａ 排出手段（汚染物質回収手段）
２ｂ 電極
２ｃ 仕切り板
２ｄ 隙間
２ｅ 流路
３ 高速電解装置
３ａ 電極
３ｂ、３ｃ スクレーパ
３ｄ パイプ
３ｇ、３ｈ 電極
３ｉ、３ｊ 回収容器
３ｅ、３ｆ 攪拌翼
４ 第２分離槽
４ａ 水位計
４ｂ 攪拌機
４ｃ 回収口
４ｄ、４ｅ パイプ
４ｆ、４ｈ ポンプ
５ 第３分離槽（電解殺菌槽）
５ａ 水位計
５ｂ 攪拌機
５ｃ 電極
５ｄ 排出口
５ｅ ポンプ
７ 気化吸着フィルタ−
８ フィルタ−交換計
６ 第４分離槽
６ａ 電極
６ｂ 仕切り板

Claims (7)

1. 汚染液を第１分離する第１分離槽２と、第１分離槽で分離された液を電解する高速電解槽３と、高速電解槽で電解された液中から油分と夾雑物を除去する第２分離槽４と、第２分離槽から送られた液から汚染物を分離、殺菌する第３分離槽５と、第２分離槽から送られた液から汚染物を分離し第２分離槽に循環させる第４分離槽６と、第３分離槽で汚染物が分離された液から、最終的に液中に残留した油分や夾雑物を回収する気化吸着フィルタ７を備えていることを特徴とする油と水とが混じり合って乳化状となった液（エマルジョン）から、油や夾雑物を分離回収するための分離装置。
2. 前記第１分離槽２には電極と仕切り板が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の分離装置。
3. 前記第２分離槽４には攪拌器が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の分離装置。
4. 前記第２分離槽４には第４分離槽６が接続され、前記第２分離槽と第４分離槽との間で液が循環できるようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の分離装置。
5. 前記第３分離槽５は高速殺菌機能を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の分離装置。
6. 前記第４分離槽６には電極と仕切り板が配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の分離装置。
7. 前記高速電解槽には、夾雑物排出手段と電極、攪拌翼が配置されていることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の分離装置。

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