JP2019518604A - 多段エアレーション発生装置および汚水処理方法 - Google Patents
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Abstract
多段エアレーション発生装置は、発生装置本体（１）と、発生装置本体（１）に取り付けられる圧力検査装置（２）と、ベンチュリノズル（３）とを含む。さらに毛細導管（４）および同心管（５）を含み、毛細導管（４）の一端はベンチュリノズル（３）と接続され、もう一端は同心管（５）と接続される。該多段エアレーション発生装置を採用した汚水処理方法である。【選択図】図１
Description
本発明は汚水処理分野に関し、より具体的に、多段エアレーション発生装置および汚水処理方法に関する。
現在まで１世紀以上、加圧浮上法（ＤＡＦ）は汚水処理に幅広く応用されている。加圧浮上法の過程は微細気泡を生成する。疎水性微粒子は液体から離れ、気泡に吸着して集まるか、または廃棄物（分子、コロイドまたは大きな微粒子）はろ過される。気泡表面の廃棄物は選択的に吸収され、分離効率の大部分は気泡の数量および体積によって決まり、他の一部分は界面活性の差によって決まる。従来の汚水処理システムは、以下の明らかな欠点を有している。１、装置の占用空間が巨大であり、生産コストおよび運転コストが大幅に上昇する；２、出力（気泡密度および流速）は直ちに入力パラメータ（給気およびポンプ速度）に反応することができず、生産の柔軟性が乏しい。したがって、上記問題を解決する多段エアレーション発生装置を示すことが実際に必要である。
本発明は、上記既存技術に記載の少なくとも１つの欠点（不足）を克服することを目的とする。
本発明の主な目的は、多段エアレーション発生装置を提供することである。技術案は以下の通りである。
本発明の主な目的は、多段エアレーション発生装置を提供することである。技術案は以下の通りである。
多段エアレーション発生装置は、発生装置本体と、発生装置本体に取り付けられる圧力検査装置と、ベンチュリノズルとを含む。さらに毛細導管および同心管を含み、前記毛細導管の一端はベンチュリノズルと接続され、もう一端は同心管と接続される。該装置の設計は斬新で、ベンチュリノズルおよび同心管の組合せは、持続的および安定した非常に微細な泡沫を提供することができ、さらに入力動作パラメータを変更すると、すぐに出力を変動させることができ；空気の送給およびポンプの速度を制御することにより、適当な密度および寸法の泡沫が生成され、後続の処理に用いる。
さらに、前記ベンチュリノズルはノズル本体、ノズル前端入口装置およびノズル後端出口装置を含み、前記ノズル本体の一端はノズル前端入口装置と接続され、もう一端はノズル後端出口装置と接続される。ベンチュリノズルは、合理的な幾何曲面パラメータで設計、製造され、大流量の水循環を形成することができ、さらに詰まりを防止した噴射孔を有する。
よりさらに、前記同心管は内部管状部材、未加工体および外部管状部材を含み、前記未加工体の一端は内部管状部材と接続され、もう一端は外部管状部材と接続される。作製過程の焼結時、１つの管がもう１つの管上で径方向に収縮する方法により管状体を作製し、これにより物体は径方向に変化する性能を有する。
よりさらに、前記内部管状部材にさらに多層の同心層が設けられる。
さらに、前記圧力検査装置は圧力センサおよび圧力表示装置を含み、前記圧力センサは圧力表示装置と電気的に接続される。圧力センサは、装置中の流体が形成する圧力データを感応することができ、さらにそれを圧力表示装置にフィードバックして、操作者に注意を促す。
よりさらに、前記同心管に流量検査装置が設けられる。
本発明の別の目的は、汚水処理方法を提供することであり、以下の工程を含む。
Ｓ１、空気を溶解ポンプに進入させ、廃水と混合する；
Ｓ２、混合した廃水、空気をエアレーションし、微細気泡を生成して廃水液と混合する；
Ｓ３、混合した溶液を浮選槽に分散させ、ろ過および汚水処理を行う。
Ｓ１、空気を溶解ポンプに進入させ、廃水と混合する；
Ｓ２、混合した廃水、空気をエアレーションし、微細気泡を生成して廃水液と混合する；
Ｓ３、混合した溶液を浮選槽に分散させ、ろ過および汚水処理を行う。
さらに、工程Ｓ２で混合した廃水、空気を上記多段エアレーション発生装置に進入させる。多段エアレーション発生装置は、１つのベンチュリノズルまたは直列接続した複数のベンチュリノズルと同心管との組合せでよい。微細気泡は数回のエアレーションで採取され、さらに繰り返し気泡をせん断して、微細気泡が生成され、廃水液と混合して白色溶液が形成される。
さらに、工程Ｓ３で白色溶液を浮選槽に分散させ、ろ過および汚水処理を行う前に、微細気泡および廃水液が混合して形成される白色溶液は、先に噴射装置を経過する。前記噴射装置に弁が設けられず、多すぎる急な水流を除去することができる。
よりさらに、前記噴射装置の中間に、溶解していない空気を放出する分離室が設置される。分離室の最上部の空気放出管は、限度を超えた浮遊気体および溶解していない気泡を排出し、分画質量に影響を及ぼすのを防止する。
既存技術と比較して、本発明の技術案の有益な効果は以下の通りである。
（１）本発明で開示する多段エアレーション発生装置において、該装置の設計は斬新で、ベンチュリノズルおよび同心管の組合せは、持続的および安定した非常に微細な泡沫を提供することができ、さらに入力動作パラメータを変更すると、すぐに出力を変動させることができ；空気の送給およびポンプの速度を制御することにより、適当な密度および寸法の泡沫が生成され、後続の処理に用いる。
（１）本発明で開示する多段エアレーション発生装置において、該装置の設計は斬新で、ベンチュリノズルおよび同心管の組合せは、持続的および安定した非常に微細な泡沫を提供することができ、さらに入力動作パラメータを変更すると、すぐに出力を変動させることができ；空気の送給およびポンプの速度を制御することにより、適当な密度および寸法の泡沫が生成され、後続の処理に用いる。
（２）本発明で開示する多段エアレーション発生装置において、ベンチュリノズルは合理的な幾何曲面パラメータで設計、製造され、大流量の水循環を形成することができ、さらに詰まりを防止した噴射孔を有する。
（３）本発明で開示する多段エアレーション発生装置は、構造が簡単で、メンテナンスが便利である。
（４）本発明で開示する多段エアレーション発生装置は、生産コストが低く、大量生産に適している。
図は例示的な説明に用いたに過ぎず、本特許を制限すると理解することはできない。本実施例をより良好に説明するため、図のいくつかの部品を省略、拡大または縮小することがあり、実際の製品の寸法を示しているわけではない。当業者は、図中のいくつかの公知の構造およびその説明を省略する可能性があることを理解することができる。
本発明の記載において、他に明確に規定および限定していなければ、「取り付ける」、「接続する」の用語は、広義に理解するべきであることを説明する必要がある。例えば、固定接続でも、取り外し可能に接続、または一体に接続でもよく；機械的に接続でも、電気的に接続でもよく；直接つながるでも、間に介して間接的に接続するでもよく、２つの部品内部の連通を意味してもよい。当業者は、具体的な状況により、本発明における上記用語の具体的な内容を理解することができる。以下、図および実施例を組み合わせて、本発明の技術案についてさらに説明する。
図１に示すように、多段エアレーション発生装置は、発生装置本体１と、発生装置本体に取り付けられる圧力検査装置２と、ベンチュリノズルと３を含む。さらに毛細導管４および同心管５を含み、毛細導管の一端はベンチュリノズルと接続され、もう一端は同心管と接続される。該装置の設計は斬新で、ベンチュリノズルおよび同心管の組合せは、持続的および安定した非常に微細な泡沫を提供することができ、さらに入力動作パラメータを変更すると、すぐに出力を変動させることができ；空気の送給およびポンプの速度を制御することにより、適当な密度および寸法の泡沫が生成され、後続の処理に用いる。ベンチュリノズルはノズル本体、ノズル前端入口装置およびノズル後端出口装置を含み、ノズル本体の一端はノズル前端入口装置と接続され、もう一端はノズル後端出口装置と接続される。ベンチュリノズルは、合理的な幾何曲面パラメータで設計、製造され、大流量の水循環を形成することができ、さらに詰まりを防止した噴射孔を有する。同心管は内部管状部材、未加工体および外部管状部材を含み、未加工体の一端は内部管状部材と接続され、もう一端は外部管状部材と接続される。作製過程の焼結時、１つの管がもう１つの管上で径方向に収縮する方法により管状体を作製し、これにより物体は径方向に変化する性能を有し、内部管状部材にさらに多層の同心層が設けられる。圧力検査装置は圧力センサおよび圧力表示装置を含み、圧力センサは圧力表示装置と電気的に接続される。圧力センサは、装置中の流体が形成する圧力データを感応することができ、さらにそれを圧力表示装置中にフィードバックして、操作者に注意を促し、同心管に流量検査装置が設けられる。該装置は、持続的および安定した非常に微細な泡沫を提供することができる。このうち最も重要な成果は、入力動作パラメータを変更すると、すぐに出力を変動させることができること；空気の送給およびポンプの速度を制御することにより、適当な密度および寸法の泡沫が生成され、後続の処理に用いることである。空気および廃水を混合し、ポンプ内断面に沿って飽和まで気化されたとき、ベンチュリノズルおよび同心管の組合せに進入する前に、このときＨｅｎｒｙの法則に基づいて、特定の液圧力下で、溶解空気がここで「気相、水相の相平衡」を形成すると説明することができる。しかしながら、大部分の溶解していない空気は、相対して大きな泡沫を混合する形式でかき混ぜられ、ベンチュリノズルの入口および出口間の圧力差に基づいて、すでに液体に溶解した空気はＨｅｎｒｙの法則下で、第１の小さな泡沫が飽和まで気化された中から「凝縮」して気体泡沫を形成する。この段階で、小さな泡沫が採取され、（溶解しておらず、かつ撹拌後の空気が形成した）大きな泡沫と融合し、安定し、非常に微細な泡沫を調製することができる。
本発明は、汚水処理方法を提供し、以下の工程を含む。
１、空気を溶解ポンプに進入させ、廃水と混合する。
１、空気を溶解ポンプに進入させ、廃水と混合する。
本発明の汚水処理方法は空気溶解ポンプを含み、空気はポンプの吸気本管を通過して直接廃水流に混ざる。空気および廃水を設計圧力１０ｂａｒまで圧縮し、空気が可溶比下（Ｈｅｎｒｙの法則に基づく）で充分に混合液に溶解することができることを確実に保証し、調節して吸気量および空気溶解ポンプの速度を変更することにより、期待する泡沫の大きさ、寸法および気泡沫の濃度を得る。一般的な状況で、ポンプの速度が一定に保持されるとき、吸気が増加すると、相対して泡沫の寸法も比較的大きくなる。同様に、一定に保持した吸気速度下で、ポンプの速度が高くなると、泡沫寸法が小さくなることを観察することができる。従来の加圧浮上システムは、特定の空気および廃水圧の設定下でしか、エアレーション機能を発揮することができない。
２、混合した廃水、空気を請求項１〜６に記載の多段エアレーション発生装置に進入させると、微細気泡が生成され、廃水液と混合して白色溶液が形成される。
廃水、空気を混合し、ベンチュリノズルおよび同心管が結合したエアレーション発生装置に進入させると、同心管の断面積はベンチュリノズルの入口と近く、この状況下で圧力は回復することができる。第１ベンチュリノズルおよび同心管の組合せの出口は、第２ベンチュリノズルおよび同心管の入口と接続される。複数のベンチュリ管および同心管が、多段エアレーション発生装置を構成する。微細気泡を数回のエアレーションにより採取し、さらに気泡のせん断を繰り返し行う方法は、以下の工程を含む。
（１）まず、空気および廃水を混合し、ポンプ内断面に沿って、飽和まで気化させる。第１ベンチュリノズルおよび同心管の組合せに進入する前に、このときＨｅｎｒｙの法則に基づいて、特定の液圧力下で、溶解空気がここで「気相、水相の相平衡」を形成すると説明することができる。大部分の溶解していない空気は、相対して大きな泡沫を混合する形式でかき混ぜられる。
（１）まず、空気および廃水を混合し、ポンプ内断面に沿って、飽和まで気化させる。第１ベンチュリノズルおよび同心管の組合せに進入する前に、このときＨｅｎｒｙの法則に基づいて、特定の液圧力下で、溶解空気がここで「気相、水相の相平衡」を形成すると説明することができる。大部分の溶解していない空気は、相対して大きな泡沫を混合する形式でかき混ぜられる。
（２）ベンチュリノズル入口および出口間の圧力差に基づいて、すでに液体に溶解した空気はＨｅｎｒｙの法則に基づいて、第１の小さな泡沫が飽和まで気化された中から「凝縮」して気体泡沫を形成する。この段階で、小さな泡沫が採取され、（溶解していない、かつ撹拌後の空気が形成する）大きな泡沫と融合する。
（３）このときの同心管の総横断面は「（１）」と同等であるため、液体の圧力は回復することができる。大きな泡沫の表面張力は微細泡沫より弱いため、大きな泡沫はまず破裂し、さらに空気は最初に溶解しない。
（４）同心管の総横断面は「（３）」と平衡状態を保持し、設計時、２つの中実管壁間の内部距離は、十分な激しい水流によるせん断力を与えて、微細な気泡沫の体積を小さくすることができる。
（５）「白色水流」が生じるまで「（２）」から「（４）」の過程を繰り返す。
従来の加圧浮上法と比較して、本発明は廃水中から疎水性および親水性の汚染物を便利に除去することができ、さらに設備の起動および運転コストにおいて、従来型の空気溶解浮選法と比較すると、それぞれ３０％および４０％減少する。他に、泡沫の寸法は通常の１０〜５０μｍから１〜１０μｍに小さくなり、さらに空気の溶解度は１２％（Ｈｅｎｒｙの法則に基づく）から１５〜２５％Ｖ／Ｖまで上昇し、運転液の温度は４５度まで上昇することができる。
３、白色溶液を浮選槽に分散させ、ろ過および汚水処理を行う。
多段エアレーション発生装置の出力は、管を介して噴射装置まで輸送される。微細気泡および廃水液が混合して白色溶液が形成され、浮選槽に分散させ、ろ過および汚水処理を行う。噴射装置は弁が設けられず、多すぎる急な水流を除去することができる。噴射装置の中間に分離室が装備され、溶解していない空気を放出するために設計される。分離室の最上部の空気放出管は、限度を超えた浮遊気体および溶解していない気泡を排出し、分画質量に影響を及ぼすのを防止する。
噴射装置は上部および下部の金属円盤を含み、この２つの円盤は共に留められ、その間に調節可能な空隙が残り、分散、流動速度を精確に調節できるようにし、これにより浮選タンクおよび汚泥除去装置と同時に設計するのに都合がよい。噴射装置は１つの工学的設計であり、以下の２つの機能を有する。
ａ．「白色水流」を平均的に浮選タンクに分散させる。
ｂ．「白色水流」から溶解していない空気を採取して排出する。これら２つの具体的な目的は、いずれも（空気の泡沫の浮遊速度により形成される）凝集、滞留の破壊を最小化することである。
ａ．「白色水流」を平均的に浮選タンクに分散させる。
ｂ．「白色水流」から溶解していない空気を採取して排出する。これら２つの具体的な目的は、いずれも（空気の泡沫の浮遊速度により形成される）凝集、滞留の破壊を最小化することである。
「白色水流」は下から上に排出され、一時的に（上部および下部保持環が形成する）中央室内に保持される。「白色流入液」は、すべての方面で浮選槽にゆっくりと分散される。円盤中央の空隙は溶解していない空気を封じ込め、その後最上部に位置する通気管を通って溢れ出る。
図中、記載した位置関係は例示的な説明に用いたに過ぎず、本特許を制限すると理解することはできない。本発明の上記実施例は本発明で挙げた例を明確に説明するために過ぎず、本発明の実施方式を限定しないことは明らかである。当業者は、上記説明を基に、その他の異なる形式に変化または変更することもできる。ここで、すべての実施方式を網羅する必要はなく、することもできない。本発明の趣旨および原則内で行う修正、同等の置換および改良などは、いずれも本発明の特許請求の範囲の保護範囲内に包含されるべきである。
１ 発生装置本体
２ 圧力検査装置
３ ベンチュリノズル
４ 毛細導管
５ 同心管
２ 圧力検査装置
３ ベンチュリノズル
４ 毛細導管
５ 同心管
Claims (10)
- 発生装置本体と、発生装置本体に取り付けられる圧力検査装置と、ベンチュリノズルとを含む多段エアレーション発生装置であって、さらに毛細導管および同心管を含み、前記毛細導管の一端はベンチュリノズルと接続され、もう一端は同心管と接続されることを特徴とする発生装置。
- 前記ベンチュリノズルがノズル本体、ノズル前端入口装置およびノズル後端出口装置を含み、前記ノズル本体の一端はノズル前端入口装置と接続され、もう一端はノズル後端出口装置と接続されることを特徴とする、請求項１に記載の多段エアレーション発生装置。
- 前記同心管が内部管状部材、未加工体および外部管状部材を含み、前記未加工体の一端は内部管状部材と接続され、もう一端は外部管状部材と接続されることを特徴とする、請求項１に記載の多段エアレーション発生装置。
- 前記内部管状部材にさらに多層の同心層が設けられることを特徴とする、請求項３に記載の多段エアレーション発生装置。
- 前記圧力検査装置が圧力センサおよび圧力表示装置を含み、前記圧力センサは圧力表示装置と電気的に接続されることを特徴とする、請求項１に記載の多段エアレーション発生装置。
- 前記同心管に流量検査装置が設けられることを特徴とする、請求項１に記載の多段エアレーション発生装置。
- 汚水処理方法であって、以下の
Ｓ１、空気を溶解ポンプに進入させ、廃水と混合する；
Ｓ２、混合した廃水、空気を請求項１〜６のいずれか１項に記載の多段エアレーション発生装置でエアレーションし、微細気泡を生成して廃水液と混合する；
Ｓ３、混合した溶液を浮選槽に分散させ、ろ過および汚水処理を行う；を含む方法。 - 工程Ｓ２で混合した廃水、空気を請求項１〜６に記載の多段エアレーション発生装置に進入させ、微細気泡は数回のエアレーションで採取され、さらに繰り返し気泡をせん断して、微細気泡が生成され、廃水液と混合して白色溶液が形成される、請求項７に記載の汚水処理方法。
- 工程Ｓ３で混合した溶液を浮選槽に分散させ、ろ過および汚水処理を行う前に、微細気泡および廃水液が混合して形成させる白色溶液は、先に噴射装置を経過し、前記噴射装置に弁が設けられず、多すぎる急な水流を除去することができる、請求項７に記載の汚水処理方法。
- 前記噴射装置の中間に、溶解していない空気を放出する分離室が設置され、分離室の最上部の空気放出管は、限度を超えた浮遊気体および溶解していない気泡を排出し、分画質量に影響を及ぼすのを防止する、請求項９に記載の汚水処理方法。
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