JP2529174B2 - 液体中の浮遊粒子浮上分離方法と装置 - Google Patents

液体中の浮遊粒子浮上分離方法と装置

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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30Injector mixers
    • B01F25/31Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/312Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows with Venturi elements; Details thereof

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、湖沼等のアオコや廃
液中の有機物など、液体中に浮遊しているさまざまな種
類又は大きさの粒子を浮上させて除去するための浮遊粒
子浮上分離方法と装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、水中の細かい粒子を気泡により浮
上させるものとしては、加圧浮上方式が用いられてい
た。これは、気体を水に加圧溶解し、大気圧下に減圧す
ることによって、溶解していた気体を析出させ、その析
出した気泡を利用して水中の粒子を浮上させるものであ
る。この気泡は、数ミクロンから十数ミクロンの大きさ
で、液中の浮遊物の回りに良く析出するという性質があ
る。また、水中に気泡を拡散させる方法として、散気板
を用いて、水中に気泡を注入する方法もある。この場
合、形成される気泡は、百ミクロン以上の大きさのもの
である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術の加圧
浮上方式の場合、析出により形成される気泡は小さいた
め、浮力が小さく、水中の浮遊粒子を浮上させるにはか
なりの時間を必要とし効率が悪いという問題があった。
また、水に対する気体の溶解度は気体の圧力に比例する
ため、大量の気体を溶解させ水中に多くの気泡を生成す
るためには、かなりの高圧に加圧して溶解させなければ
ならず、装置が大型化し、高価になるという欠点があっ
た。また、散気板で気泡を形成する場合、気泡が百ミク
ロン以上であり大きな気泡しか得られず、微小な浮遊粒
子を捕らえて浮上しても、すぐにその粒子から気泡が剥
離してしまい、浮遊粒子は浮力を失い再び水中にも戻っ
てしまうという問題があった。
【0004】この発明は、上記従来の技術の問題点に鑑
みて成されたもので、簡単な構造で、効率よく液体中に
浮遊する粒子を浮上させ分離除去可能にする浮遊粒子浮
上分離方法と装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明は、数ミクロン
から数百ミクロンの気泡を同時に液体中に形成し、液体
中の浮遊粒子を比較的大きな気泡により捕らえて浮上さ
せ、浮上した浮遊粒子を相対的に小さい気泡の浮力によ
り浮上位置を維持させる液体中の浮遊粒子浮上分離方法
である。
【0006】またこの発明は、液体と気体とを混合する
気液溶解混合器を設け、この気液溶解混合器に、液体流
路に設けられたベンチュリ管やオリフィス等による絞り
部と、この絞り部のわずかに下流側に設けられた気体流
入口と、上記絞り部から続いて管路を徐々に広げた広が
り部とを形成し、この広がり部の下流に設けられ流路中
の液体と上記気体流入口から流入した気体とを混合する
混合部と、この混合部の出口側に設けられて浮遊粒子が
存在する液体中に数ミクロンから数百ミクロンの大きさ
の気泡を噴射させるノズル部とを設けた液体中の浮遊粒
子浮上分離装置である。
【0007】
【作用】この発明の浮遊粒子浮上分離装置は、絞り部付
近の負圧部分で液体中に混合された気体を、混合部で混
合し加圧溶解させ、ノズル部から液体及び気体を噴射
し、気体をせんだんして細分化するとともに、溶解した
気体を析出させ、数ミクロンから数百ミクロンの幅広い
大きさの気泡を液体中に形成する。これにより、比較的
大きな気泡を液体中の浮遊粒子を捕らえて浮上させ、浮
上した粒子及び気泡の内、比較的大きな気泡は粒子から
剥離し大気中に逃げていくが、比較的小さい気泡は粒子
から剥離せず、その浮力により浮上粒子を浮上位置に維
持させるものである。
【0008】
【実施例】以下この発明の浮遊粒子浮上分離方法と装置
の実施例について図面に基づいて説明する。図1〜図4
はこの発明の第一実施例の浮遊粒子浮上分離装置を示す
もので、図1は、この実施例の気液溶解混合器10を示
す。図示するように、水等の液体中に空気等の気体を混
合する気液溶解混合器10には、絞り部を形成するのど
部12が中央部に設けられたベンチュリ管14が形成さ
れている。このベンチュリ管14の下流側の広がり部1
6には、のど部12のわずか下流側に、外部から送られ
る空気を流路中に混合させるための気体流入口18が形
成され、気体流入口18に管路20の先端が接続されて
いる。広がり部16の下流側には、気体流入口18から
流入した気体と流路中の液体とを相対的に加圧状態で混
合する混合部であるとともに、混合された気体と液体と
を輸送する部分である管路22が接続されている。管路
22は、鋼管又はフレキシブルな管でも良く、その外径
は、のど部12との圧力差に鑑みて任意に設定し得るも
のであり、ここでは広がり部16の最大径から延長した
形状に形成されている。この管路22の先端には、複数
のノズル口24が形成されたノズル部26が取り付けら
れている。
【0009】この実施例の浮遊粒子浮上分離装置は、図
4に示すように、船30に気液溶解混合器10を取り付
け湖沼等に浮かべて使用されるもので、ポンプ32によ
り吸引管路34を介して、湖水36を吸引し、気液溶解
混合器10に送り込むものである。また、管路22の先
端に設けられたノズル部26は、浮遊粒子が分布してい
る水中の下層部に沈められる。尚、水中に沈められる部
分は、ノズル部26ではなく、このノズル部26から鋼
管又はフレキシブルな管路等を用いて延長された気液放
出部であっても良い。
【0010】この実施例の浮遊粒子浮上分離方法と装置
の動作作用について以下に説明する。先ず、気液混合液
を作るために湖水36を吸引管路34を介してポンプ3
2により、気液溶解混合器10に圧送する。気液溶解混
合器10に流入した液体は、ベンチュリ管14ののど部
12で加速されて、一旦静圧が低下し、広がり部16を
経て流速が遅くなり再び静圧が増大する。この時、気体
流入口18は、のど部12のわずかに下流側であり、こ
の部分の静圧は相対的に負圧になっているため、気体が
流路中に流入する。この気体流入口18をのど部12に
配置しないのは、のど部12が最も静圧が低くなる部分
ではあるが、のど部12に気体流入口18を設けると、
気体の吸込みが良くなく、流路が広がり始めた個所の方
が気体が流入しやすいためである。
【0011】気体流入口18から流入した気体は、気泡
となって流路中の液体とともに管路22に流れ、気泡と
なった気体は、管路22の静圧がのど部12より高いの
で液体中に溶解していく。そして、管路22からノズル
口24を経て気泡とともに液体が噴射される。ノズル口
24を通過する際には、液体は再び加速されるので、そ
の静圧は低くなり、液体中に溶解していた気体が数ミク
ロン〜数十ミクロンの微小気泡として析出する。さら
に、溶解しきらない気泡も、ノズル24で加速される際
に流れの乱れ等により、細分化され、数十ミクロンから
数百ミクロンの小径な気泡となって液体とともに噴射さ
れる。従って、気液溶解混合器10から噴射された気泡
は、湖水36中に数ミクロンから数百ミクロンの幅広い
範囲の径の微小気泡として分散する。
【0012】湖水36中に放出された気泡は、図2に示
すように、浮遊粒子38に付着する。浮遊粒子38に付
着する気泡は、大小さまざまの大きさであり、図示する
ように、比較的大きい気泡40から小さい気泡42まで
さまざまな気泡が浮遊粒子38に付着する。気泡40,
42が付着した浮遊粒子38は、大きい気泡40の浮力
により素早く浮上させられ、水面付近に上昇する。そし
て、大きい気泡40は、図3に示すように、水面44に
達すると 浮遊粒子38から離れ大気中に消えてしま
う。しかし、浮遊粒子38には、小さい気泡42が付着
し続けているので、水面直下で長時間漂っている。
【0013】この実施例の浮遊粒子浮上分離方法と装置
を利用して、アオコを浮上させる実験を行いこれをビデ
オマイクロスコープにより観察したところ、アオコ粒子
が大きい気泡により引っ張られて素早く水面まで上昇
し、その後大きい気泡が離れ、アオコ粒子の下部に付着
している小さい気泡によって水面直下にアオコ粒子が位
置している様子が観察された。
【0014】この実施例の浮遊粒子浮上分離方法と装置
によれば、気液溶解混合器10を用いて、微小な気泡か
ら相対的に大きな気泡まで幅広い範囲の気泡を水中に発
生させることが出来、効率よく浮遊粒子を浮上させるこ
とができる。しかも、浮上させた浮遊粒子を確実に水面
直下に維持させることが出来、効率よく浮遊粒子の除去
が可能になるものである。
【0015】次にこの発明の第二実施例について図5を
基にして説明する。ここで、上述の実施例と同様の部材
は同一符号を付して説明を省略する。この実施例の浮遊
粒子浮上分離装置は、陸上46に気液溶解混合器10を
設置し、管路22を介してノズル部26を水中に位置さ
せたものである。また、ノズル部26を陸上又は水面上
に設け、その先端にさらに管路を接続し、その管路の先
端部に気液混合液を噴射する放出部を設けて水中に位置
させても良く、管路を鋼管又はフレキシブルな管の何れ
により形成しても良いものである。
【0016】次にこの発明の第三実施例について図6、
図7を基にして説明する。ここで、上述の実施例と同様
の部材は同一符号を付して説明を省略する。この実施例
の浮遊粒子浮上分離装置は、水中に沈められる本体50
の中に、液体流入口52、ポンプ32、のど部12、広
がり部16及び、気液を混合させる混合部54を形成
し、混合部54の先端にノズル孔24を設けたものであ
る。さらに、広がり部16には、上記と同様に、気体吸
引管56の端部に接続した気体流入口18が形成されて
いる。
【0017】この実施例の浮遊粒子浮上分離装置によれ
ば、装置全体を小さく形成することができる。また、本
体50に空気ボンベを内蔵させることにより、気体吸引
管を省略することもできる。さらに、この実施例の浮遊
粒子浮上分離装置は、気液混合液の噴射による反作用
で、噴射方向と逆方向に進むので、効率よく液体を吸引
することができるものである。また、舵を付けることに
より、水中を自由に航行させることもできる。
【0018】尚、この発明の浮遊粒子浮上分離方法と装
置は、気液溶解混合器を用いて、幅広い範囲の大きさの
気泡を発生させ、液体中の浮遊物を効率よく浮上させる
もので、液体や浮遊粒子の種類は問わない。例えば、上
記実施例の他に、インクや塗料中の色素粒子の除去や、
再生紙の製造工程中のインク等の除去にも利用できるも
のである。また、液体中に気泡とともに、凝集剤や、浮
撰用界面活性剤や中和剤等の薬剤を混合させても良いも
のである。これらの薬剤を、気体供給用の管路を用いて
液中に気体とともに吸引させても良い。また、薬剤を注
入させるために気体流入口または薬剤注入口等を複数設
けても良い。これにより、より効率よく浮上させること
ができ、又湖沼等の汚染を防止することができるもので
ある。
【0019】
【発明の効果】この発明の浮遊粒子浮上分離方法によれ
ば、数ミクロンから数百ミクロンの気泡を液体中に形成
し、液体中の浮遊粒子を比較的大きな気泡により捕らえ
て浮上させ、浮上した浮遊粒子を相対的に小さい気泡の
浮力により浮上位置を維持させる様にしたので、効率よ
く短時間で浮遊粒子を水面下に浮上させることができ、
しかも、水面下で浮遊粒子が浮力を維持して漂い、分離
回収等を容易にするものである。
【0020】また、この発明の浮遊粒子浮上分離装置
は、気液溶解混合器を用いて、簡単な構成で幅広い範囲
の大きさの気泡を形成し、液体中の浮遊粒子を効率よく
浮上させることができるものである。又、比較的小型の
装置にすることができ搬送等も容易であり、さらに、湖
沼の水から種々の化学品等の浄化分別等に幅広く利用で
きるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の浮遊粒子浮上分離装置の気液溶解混
合器の縦断面図である。
【図2】この実施例の浮遊粒子浮上分離方法により浮上
する浮遊粒子を示す図である。
【図3】この実施例の浮遊粒子浮上分離方法により浮上
した浮遊粒子を示す図である。
【図4】この実施例の浮遊粒子浮上分離装置の概略図で
ある。
【図5】この発明の浮遊粒子浮上分離装置の第二実施例
の概略図である。
【図6】この発明の浮遊粒子浮上分離装置の第三実施例
の概略図である。
【図7】この実施例の浮遊粒子浮上分離装置の縦断面図
である。
【符号の説明】
10 気液溶解混合器 12 のど部 16 広がり部 18 気体流入口 22 管路 24 ノズル口 26 ノズル部
フロントページの続き (72)発明者 柏 雅一 大阪府大阪市淀川区三国本町1丁目10番 40号 和泉電気株式会社内

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 数ミクロンから数百ミクロンの大きさの
    気泡を同時に液体中に形成し、液体中の浮遊粒子を比較
    的大きな気泡により捕らえて浮上させ、浮上した浮遊粒
    子を相対的に小さい気泡の浮力により浮上位置を維持さ
    せることを特徴とする液体中の浮遊粒子浮上分離方法。
  2. 【請求項2】 上記液体中に気体を混合する際に、管路
    の途中が絞られた絞り部を有した気液溶解混合器を用
    い、気体を溶解させるとともに薬剤を液体中に混合する
    ことを特徴とする請求項1記載の液体中の浮遊粒子浮上
    分離方法。
  3. 【請求項3】 液体と気体とを混合する気液溶解混合器
    を設け、この気液溶解混合器に、液体流路に設けられた
    絞り部と、この絞り部のわずかに下流側に設けられた気
    体流入口と、上記絞り部から続いて管路を徐々に広げた
    広がり部とを設け、この広がり部の下流に設けられ流路
    中の液体と上記気体流入口から流入した気体とを混合す
    る混合部と、この混合部の出口側に設けられて浮遊粒子
    が存在する液体中に数ミクロンから数百ミクロンの大き
    さの気泡を噴射させるノズル部とを設けたことを特徴と
    する液体中の浮遊粒子浮上分離装置。
  4. 【請求項4】 上記気液溶解混合器と上記ノズル部と
    を、混合部を兼ねた管路で接続したことを特徴とする請
    求項3記載の液体中の浮遊粒子浮上分離装置。
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