JP3173135U - Microbubble generator and water treatment apparatus using the same - Google Patents
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- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
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Abstract
【課題】構造が堅牢で耐久性に優れたマイクロバブル発生装置を提供する。
【解決手段】マイクロバブル発生装置に、加圧手段で加圧された流体を噴射する噴射ノズル11と、当該噴射ノズルの下流側に設けられ前記噴射ノズルより大きな直径の噴射管12と、前記噴射ノズルと噴射管との間に設けられた空気導入口13とを設け、前記噴射ノズルから噴射された圧力流が前記噴射管内いっぱいに広がったときに当該圧力流上流側の噴射管内に負圧を生じさせ、この負圧により前記空気導入口から空気が吸引され、流体に空気が攪拌・混合・加圧され生成したマイクロバブル混入流体を吐出するよう構成する。
【選択図】図2A microbubble generator having a robust structure and excellent durability is provided.
An injection nozzle for injecting a fluid pressurized by a pressurizing unit to a microbubble generator, an injection pipe having a diameter larger than that of the injection nozzle provided on the downstream side of the injection nozzle, and the injection An air introduction port 13 provided between the nozzle and the injection pipe is provided, and when the pressure flow injected from the injection nozzle spreads all over the injection pipe, a negative pressure is applied to the injection pipe upstream of the pressure flow. The air is sucked from the air inlet by this negative pressure, and the microbubble mixed fluid generated by stirring, mixing and pressurizing the air is discharged.
[Selection] Figure 2
Description
本考案は、マイクロバブル発生装置に関し、特に、好適に直径十〜百μmの気泡を大量に発生することが可能で耐久性に富んだマイクロバブル発生装置およびこれを利用した排水処理装置に関する。 The present invention relates to a microbubble generating device, and more particularly to a microbubble generating device that can generate a large amount of bubbles having a diameter of 10 to 100 μm and is rich in durability, and a wastewater treatment device using the same.
近年、直径十〜百μm程度のマイクロバブルを大量に発生させて水中の溶存酸素濃度を改善し、水生生物の養殖や排水の水質改善等に役立てることが行われている。マイクロバブルの発生方式は、一般に、液体と気体の二相旋回流を発生させ、その遠向心分離によって装置中心部に高速旋回する気体空洞部を形成する第1段階と、この高速旋回する気体空洞部を切断・粉砕してマイクロバブルを大量発生させる第2段階とを備える(例えば、非特許文献1)。 In recent years, a large number of microbubbles having a diameter of about 10 to 100 μm are generated to improve the dissolved oxygen concentration in water, which is useful for aquatic organism culture, drainage water quality improvement, and the like. The microbubble generation method generally includes a first stage in which a two-phase swirling flow of a liquid and a gas is generated, and a gas cavity that swirls at a high speed is formed in the center of the apparatus by the far-center separation. And a second stage for generating a large amount of microbubbles by cutting and crushing the cavity (for example, Non-Patent Document 1).
また、パイプの中間部に球状体を配置して水流を加圧・加速させるマイクロバブル発生装置がある(例えば、特許文献1)。 Moreover, there exists a microbubble generator which arrange | positions a spherical body in the intermediate part of a pipe, and pressurizes and accelerates a water flow (for example, patent document 1).
しかしながら、中心軸の周囲を高速旋回させる構成は機械的に複雑となり、装置の部品点数が多くなるとともに製造コストが高くなる問題がある。また、高速旋回に伴い、ベアリング摩耗などの耐久性に欠ける問題もある。 However, the structure in which the periphery of the central axis is swung at high speed is mechanically complicated, and there is a problem that the number of parts of the apparatus increases and the manufacturing cost increases. In addition, there is a problem of lack of durability such as bearing wear accompanying high-speed turning.
本考案は、好適に直径十〜数十μmの気泡を大量に発生させることができ、構造が堅牢で耐久性に富んだマイクロバブル発生装置およびこれを利用した排水処理装置を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a microbubble generator capable of generating a large amount of bubbles having a diameter of 10 to several tens of μm, having a robust structure and having high durability, and a wastewater treatment apparatus using the microbubble generator. And
上記課題を解決するために、本考案のマイクロバブル発生装置は、加圧手段で加圧された流体を噴射する噴射ノズルと、当該噴射ノズルの下流側に設けられ前記噴射ノズルより大きな直径の噴射管と、前記噴射ノズルと噴射管との間に設けられた空気導入口とを備え、前記噴射ノズルから噴射された圧力流が前記噴射管内いっぱいに広がったときに当該圧力流上流側の噴射管内に負圧を生じさせ、この負圧により前記空気導入口から空気が吸引され、流体に空気が攪拌・混合・加圧され生成したマイクロバブル混入流体を吐出することを最も主要な特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a microbubble generator according to the present invention includes an injection nozzle that injects fluid pressurized by a pressurizing unit, and an injection that is provided downstream of the injection nozzle and has a larger diameter than the injection nozzle. A pipe and an air inlet provided between the injection nozzle and the injection pipe, and when the pressure flow injected from the injection nozzle spreads all the way into the injection pipe, the inside of the injection pipe on the upstream side of the pressure flow The main feature is that a negative pressure is generated, air is sucked from the air introduction port by this negative pressure, and the microbubble mixed fluid generated by stirring, mixing and pressurizing the air to the fluid is discharged.
このマイクロバブル発生装置がさらに、前記噴射管の断面方向に延在あるいは突出する突起または突条あるいは棒状物を備えることが有効である。 It is effective that the microbubble generator further includes a protrusion, a ridge, or a rod that extends or protrudes in the cross-sectional direction of the injection tube.
この場合、前記突起または突条あるいは棒状物が前記噴射管の流れ方向の複数箇所に設けられていることが有効である。 In this case, it is effective that the protrusions, protrusions, or rods are provided at a plurality of locations in the flow direction of the injection pipe.
また本考案は、上記記載のマイクロバブル発生装置と、前記噴射ノズルに流体を供給する加圧手段と、前記噴射管から吐出されるマイクロバブル混入流体を収容する排水槽とを備えることを特徴とする水処理装置に関する。
この水処理装置はさらに、前記排水漕に外部から空気を取り入れて散気する散気装置を備えることが好ましい。
Further, the present invention is characterized by comprising the microbubble generator described above, a pressurizing means for supplying a fluid to the spray nozzle, and a drainage tank for storing the microbubble mixed fluid discharged from the spray pipe. The present invention relates to a water treatment apparatus.
It is preferable that the water treatment apparatus further includes an air diffuser that diffuses air by taking air into the drainage basin from the outside.
本考案のマイクロバブル発生装置は、加圧した流体を噴射ノズルから噴射管へ噴射し、噴射管いっぱいに広がった圧力流が上流側に負圧を生じさせ、これにより空気導入口から空気を引き込んで流体に混合・攪拌・加圧し、マイクロバブル混合流体を生成する。マイクロバブル発生にあたり高速旋回を伴わないため堅牢な構造とすることができ、製造コストが抑えられ、また耐久性を向上させることができる。 The microbubble generator of the present invention injects pressurized fluid from the injection nozzle to the injection pipe, and the pressure flow spreading over the injection pipe creates a negative pressure upstream, thereby drawing air from the air inlet. To mix, agitate and pressurize the fluid to produce a microbubble mixed fluid. Since microbubbles are not accompanied by high-speed turning, a robust structure can be obtained, manufacturing costs can be reduced, and durability can be improved.
また、噴射管の断面方向に延在あるいは突出する突起あるいは棒状物をさらに設けることにより、噴射管を通る気液二相流体をさらに切断・粉砕し、あるいは速度差を発生させることにより、マイクロバブルを大量に発生することができる。 Further, by providing a protrusion or rod-like member extending or projecting in the cross-sectional direction of the injection tube, the gas-liquid two-phase fluid passing through the injection tube is further cut and pulverized, or a microbubble is generated by generating a speed difference. Can be generated in large quantities.
また、この突起あるいは棒状物を噴射管の流れ方向複数箇所に設けることにより、より一層の気液二相流体切断・粉砕効果を得ることができ、より大量のマイクロバブルを発生させることができる。 Further, by providing these protrusions or rod-like objects at a plurality of locations in the flow direction of the injection tube, a further gas-liquid two-phase fluid cutting / pulverizing effect can be obtained, and a larger amount of microbubbles can be generated.
さらに、本考案の水処理装置は、上記のマイクロバブル発生装置を用いて排水槽に大量のマイクロバブルを発生させる構成であり、このマイクロバブルと気泡の溶解により水中の溶存酸素濃度が改善され、高い水質改善効果を得ることができる。またこの水処理装置に従来型の散気装置を併設することにより、水中溶存酸素濃度をさらに高めることができる。 Furthermore, the water treatment device of the present invention is configured to generate a large amount of microbubbles in the drainage tank using the microbubble generator, and the dissolved oxygen concentration in water is improved by dissolution of the microbubbles and bubbles. High water quality improvement effect can be obtained. Moreover, the concentration of dissolved oxygen in water can be further increased by providing a conventional air diffuser in addition to this water treatment apparatus.
本考案を実施するための最良の実施形態について図面を参照しながら以下に詳細に説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
図1は、本考案にかかる水処理装置の全体構成を示す概略図である。図1に示すように、本考案の水処理装置は、マイクロバブル発生装置1と、当該マイクロバブル発生装置に排水を加圧供給する圧力ポンプ2と、排水排水槽3とを備えている。圧力ポンプ2は公知の圧力ポンプを用いることができ、処理対象となる排水槽3内の排水を吸引してマイクロバブル発生装置1側に圧送する。図示しないが、圧力ポンプ2の吸引口には必要十分なフィルタが設けられており、排水槽3内の汚れ成分が前段で濾過されるようになっている。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a water treatment apparatus according to the present invention. As shown in FIG. 1, the water treatment apparatus of the present invention includes a
図2は、マイクロバブル発生装置1の詳細を示す拡大断面図である。本図に示すように、マイクロバブル発生装置1は、圧力ポンプ2で加圧された排水を噴射する噴射ノズル11と、当該噴射ノズル11の下流側に設けられ噴射ノズル11より大きな直径の噴射管12と、噴射ノズル11と噴射管12との間に設けられた空気導入口13とを備えている。噴射ノズル11は先端が細くなっており、圧力ポンプ2からの排水がここでさらに加圧され、毎秒12〜20m(例えば、圧力流1Kg/cm2での速度で毎秒14m、圧力流2Kg/cm2での速度で毎秒19.8m)、の速度で噴射される構成となっている。本実施例の圧力流1Kg/cm2の場合、噴射ノズル11は35mm、噴射管12は内径42.6mm、長さ350mm、吸引風量は毎分約200リットルであり、圧力流1.5Kg/cm2の場合、噴射ノズル11は38mm、噴射管12は内径53.5mm、長さ450mm、吸引風量は毎分約600リットルである。噴射管12は下流側の吐出口14の部分で広がっているが、他の部分は殆ど同じ内径である。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing details of the
空気導入口13はマイクロバブル発生装置1の外側表面に環状に複数配設されており、ここから外気が取り込まれるよう構成されている。この空気導入口13は、噴射ノズル11と噴射管12との間に設けられた隙間に連通している。
A plurality of
図3を用いて、このマイクロバブル発生装置の動作について説明する。圧力ポンプ2により圧送された排水は噴射ノズル11にてさらに加圧され、噴射ノズル11から勢いよく噴射される。噴射管12はこの噴射方向に延在しており、噴射ノズル11からのジェット流が噴射管内で拡がり、図3に斜線部分15として示すように、噴射管内で高速移動する水のピストンが形成される。これにより噴射管12の上流側に真空状態が発生し、空気導入口13より空気が吸引されて排水に混合・攪拌・加圧される。上記のように構成することにより、ここで大量発生する気泡は直径が十〜数十μmのマイクロバブルとなり、水中に長く滞留し、あるいは溶解し、気泡接触面積が拡大することにより総括移動係数が大となるため溶存酸素濃度を向上させ、吐出される排水槽3に導入される排水の水質を改善する。
The operation of this microbubble generator will be described with reference to FIG. The waste water pumped by the
図4は、マイクロバブル発生装置の別の実施例の構成を示す概略断面図である。本実施例のマイクロバブル発生装置20は、噴射管21の途中にさらなる流体切断・粉砕機構22を備えている。この流体切断・粉砕機構22は、分割された噴射管21の間を継ぐ管構造として構成されており、噴射管21の断面方向に延在する流体切断棒を設けて構成されている。図4のA〜Dの線における断面構造を図5に示す。図5の左側の例として示すように、各断面A〜Dの部分において、それぞれ十字型に交差する切断棒が断面方向にわたされており、さらに隣り合う十字の角度が45度づつオフセットするよう配置されている。このように構成することにより、噴射管21を通る気液二相流体がこの切断棒を通過する際にさらに切断・破砕され、あるいは部分的な速度差が生じ、より大量のマイクロバブルを発生させることができる。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of another embodiment of the microbubble generator. The
なお、十字型の切断棒は、図5の中央列に示す例のように、必ずしも管の直径全体にわたっている必要はなく、管の内壁から内側に突出する複数の突起として構成してもよい。また、図5の右側列に示す例のように、管の一部を閉塞するようなプレート部材を設けて構成してもよい。これらの場合も図4の部分A〜Dの隣接する突起やプレート部材はオフセットして設けるようにする。このようにしても、噴射管21を通過する気液二相流体が突起に当たり、跳ね返って攪拌されることにより、大量のマイクロバブルを発生させることができる。
Note that the cross-shaped cutting bar does not necessarily extend over the entire diameter of the tube as in the example shown in the center row of FIG. 5, and may be configured as a plurality of protrusions protruding inward from the inner wall of the tube. Moreover, you may comprise by providing the plate member which obstruct | occludes a part of pipe | tube like the example shown in the right side column of FIG. Also in these cases, the adjacent protrusions and plate members in the portions A to D in FIG. Even in this case, a large amount of microbubbles can be generated by the gas-liquid two-phase fluid passing through the
このようにマイクロバブルを大量に混入した流体は、吐出配管(図示せず)を通り図1の排水槽3に導入される。この排水槽3には処理対象となる排水が別の配管より導入されており、ここでマイクロバブルを大量に含む吐出排水と混合されて水質改善が達成される。なお、マイクロバブル発生装置1,20の吐出量807L/mに対し、排水槽3の容積は100m3程度が好適である。
Thus, the fluid mixed with a large amount of microbubbles is introduced into the
なお、図4〜図5の実施例では切断棒または突起を噴射管の流れ方向に向かって4段階設けているが、これは本例に限る趣旨ではなく、1以上3以下、あるいは5段階以上の切断棒または突起を設けるようにしてもよい。また、切断棒と突起を交互に設けるようにしてもよく、また切断棒や突起の太さや断面形状、突起の長さなどは適宜決定することができる。 4 to 5, the cutting rods or protrusions are provided in four stages toward the flow direction of the injection tube. However, this is not limited to this example, and is 1 to 3 or 5 stages or more. A cutting rod or protrusion may be provided. Further, the cutting bar and the protrusion may be provided alternately, and the thickness and cross-sectional shape of the cutting bar and the protrusion, the length of the protrusion, and the like can be appropriately determined.
図6は、本考案にかかる水処理装置の変形例の構成を示す概略図である。図6に示すように、本実施例の水処理装置は、図1に示す装置の構成に加えて、排水漕の水中に空気を送り込む散気装置4を備えている。この散気装置は、ブロア装置41で外部から空気を取り込み、排水送3の底部に設置された例えば多数の均一な微細孔を有するセラミックを成形してなる散気筒42から放出する。図7は溶存酸素量(DO)の溶解度を示すグラフであり、散気装置4のみ、本考案のマイクロバブル発生装置1のみ、およびこれらを組み合わせた場合のDO溶解度をそれぞれ示している。本図に示すように、本考案のマイクロバブル発生装置1のみで用いるより、散気装置4と組み合わせて用いる方が水中の溶存酸素量が飛躍的に増大することが分かる。
FIG. 6 is a schematic view showing a configuration of a modified example of the water treatment apparatus according to the present invention. As shown in FIG. 6, the water treatment apparatus of the present embodiment includes an
なお、ここで用いる散気装置4は従来から曝気用に用いられている公知のものを好適に利用することができ、その構成や形状は本考案で何ら限定するものではない。例えば、散気筒42は筒状のほか板状やディスク状であってもよく、またブロア装置41の上流側にはフィルタが設けられるものとする。
In addition, the
本考案のマイクロバブル発生装置は、排水の水質改善のみならず、マイクロバブルを適用するのに相応しい様々な応用例に用いることができる。このような応用例として、取水殺菌、養殖、養魚、鑑賞池等の水質改善、医療機器における洗浄機器の気泡攪拌、水耕栽培、食品機械における酸素漕や排水処理等の酸素補給などがある。 The microbubble generator of the present invention can be used not only for improving the quality of waste water but also for various applications suitable for applying microbubbles. Examples of such applications include water sterilization, aquaculture, fish farming, improvement of water quality in appreciation ponds, bubble agitation of cleaning equipment in medical equipment, hydroponics, oxygen supplementation such as oxygen traps and wastewater treatment in food machinery.
1、20 マイクロバブル発生装置
2 圧力ポンプ
3 排水槽
4 散気装置
11 噴射ノズル
12、21 噴射管
13 空気導入口
14 吐出部
41 ブロア装置
42 散気筒
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