JP3778184B2

JP3778184B2 - 気体溶解装置

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Publication number: JP3778184B2
Application number: JP2003197741A
Authority: JP
Inventors: 顕作真鍋; ▲隆▼志浜田
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2002-11-15
Filing date: 2003-07-16
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2023-07-16
Also published as: JP2004209459A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、廃水又は混合液などの液体に空気やオゾン等の気体を溶解させる気体溶解装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、処理装置の一例として原液(廃水)中に、混濁物(切粉やフロック参照)が多く含まれているものから、該混濁物を効果的に分離する装置としては、次のような構造のものがある。
【０００３】
すなわち、混濁物を含む廃水を円筒体に供給し、かつ該廃水に渦流を生じさせて廃水中に予め溶解させた気体(気泡)により、渦流の発生に伴う遠心力に応じて比重が大きい混濁物を外方側へ移動させ、比重が小さい気泡を内方側へ移動させて、混濁物を分離する渦流式分離装置である(例えば特許文献１参照)。
【０００４】
一方、浴槽水に微細気泡を充満させる装置としては、次のような構造のものがある。
つまり、浴槽の取出し口と戻し口との間を循環ポンプが介設された循環する通路で接続し、上述の循環ポンプの上流側にベンチュリを設け、このベンチュリで外部の空気を吸引導入して循環通路内の浴槽水に空気を混入させるものである(例えば特許文献２参照)。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１４０７０８号公報
【特許文献２】
特開２０００−１８４９７８号公報。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述の特許文献１に記載の従来装置において、混濁物の分離性能、捕集性能を向上させるためには、気体(気泡)の溶解効率を高めることが要求される。そこで、この従来装置に対して特許文献２に記載の空気混入手段を組合わせることが考えられるが、単に外部の空気を大気圧で吸引導入しているだけなので、気体の溶解効率を充分に高めるに至らない問題点があった。
【０００７】
そこで、この発明は、液体を供給するポンプと、ポンプ下流の液体経路に設けられた気体溶解通路と、この気体溶解通路の上部に接続されて、その下部に液体流出ロを有する液体調整通路と、気体溶解通路下部の液体流入部上流の液体に気体を混入する第１気体混入手段とを設け、その第１気体混入手段に液体調整通路上部の加圧気体を供給する気体循環系等を設けることで、簡単な構成でありながら、低コストかつ低エネルギにて気体の溶解効率を高めることができ、省エネルギ化を達成できる気体溶解装置の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明による気体溶解装置は、液体に気体を溶解させる気体溶解装置であって、液体を供給するポンプ下流の液体経路に対して、上下方向に配置された気体溶解通路と、該気体溶解通路の上部に接続され、かつ下部に液体流出口を有し、上下方向に配置された液体調整通路とを備え、上記気体溶解通路下部の液体流入部上流の液体に、気体を混入する第１気体混入手段を設け、上記液体調整通路上部の加圧気体を、上記第１気体混入手段に供給する気体循環系を設け、上記第１気体混入手段に加圧気体を供給すると共に、上記液体調整通路上部に加圧気体を供給する気体加圧手段を備えた第２気体混入手段を設け、上記液体調整通路に液位レベルを検知する液面センサを設け、上記液面センサからの信号により液位レベルが所定範囲の時に上記第２気体混入手段を作動させて、加圧気体を第１気体混入手段および液体調整通路上部に供給する制御手段を設けたものである。
【０００９】
上記構成の液体は、切粉またはフロック等の混濁物を含む廃水に設定してもよく、また、複数の混合物が分散混入した混合液にしてもよい。さらに液体に溶解させる気体は空気またはＯ_３(オゾン)に設定してもよい。
【００１０】
上記構成によれば、ポンプから吐出される液体には、第１気体混入手段、気体溶解通路、液体調整通路およびその液体流出口を流れることで、気体が溶解されるが、液体調整通路の上部と第１気体混入手段との間に気体循環系を設けたので、液体調整通路の上部から加圧気体が導入され、その加圧気体が第１気体混入手段で液体に混入され、気体溶解通路において液体に溶解処理される。
【００１１】
そして、第１気体混入手段に加圧気体を供給し、液体調整通路上部に加圧気体を供給する気体加圧手段を備えた第２気体混入手段を設け、この第２気体混入手段を、液面センサの信号により液位レベルが所定範囲の時に作動するように制御することで、液体には適切な時期にさらに加圧気体が供給されて気体溶解度が高められることになる。
【００１２】
このように、液体調整通路上部の加圧気体を第１気体混入手段に供給する気体循環系を設けるという簡単な構成で、低コストかつ低エネルギにて気体の溶解効率を高めることができる。
【００１３】
また、液体調整通路の液位レベルが所定範囲の時に、第２気体混入手段を作動させて、さらに加圧気体を供給するように構成したため、必要時のみ第２気体混入手段の作動が行われ、省エネルギ化を達成することができる。
【００１４】
上記構成の気体加圧手段は、エアコンプレッサに設定してもよい。
この発明の一実施態様においては、上記気体循環系は、上記液体調整通路上部と第１気体混入手段とを接続する気体循環通路で構成され、該気体循環通路に前記第２気体混入手段の気体加圧手段が接続されたものである。
上記構成によれば、気体加圧手段にて加圧した気体を供給するので、気体溶解度をより一層高めることができる。
【００１５】
この発明の一実施態様においては、上記気体は空気またはオゾンに設定されたものである。
上記構成によれば、気体を空気に設定した場合には、装置のランニングコストの低減を図ることができ、また気体をオゾンに設定した場合には、ＣＯＤ(Chemical Oxygen Demandの略で汚濁度または汚染度)の低下を図ることができる。
【００１６】
【実施例】
この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳述する。
図面は気体溶解装置を示し、図１において、この気体溶解装置Ｘは、処理装置Ｙで処理される液体に気体を溶解させるものである。
この実施例では上述の液体として混濁物を含む廃水Ｚを用い、気体としては空気(大気)を用いている。
【００１７】
上述の気体溶解装置Ｘは液体経路１に介設したポンプ２と、このポンプ２の下流の液体経路１に対して、上下方向に配置された気体溶解通路３と、この気体溶解通路３の上部に連通部４を介して接続され、かつ下部に処理装置Ｙへ接続される液体流出口５を有して、上下方向に配置された液体調整通路６と、気体溶解通路３の下部つまり上流側の液体流入部に設けられた第１気体混入手段としてのエゼクタ７と、液体調整通路６上部の加圧気体をエゼクタ７に供給する気体循環通路８と、気体溶解通路３の上流の液体に気体を混入させる第２気体混入手段としてのエアコンプレッサ９とを備えている。
【００１８】
図１に示すように液体を所定圧力で圧送する上述のポンプ２のサクション（吸込み）側には上流の液体経路１を介してタンク１０を連通接続し、このタンク１０内には液体としての廃水Ｚを貯溜している。なお、このタンク１０は凝集反応槽に設定してもよい。
【００１９】
上述の気体溶解装置Ｘの詳細構造は図２に示す通りである。
すなわち、上下方向に延びる所定長さのパイプ１１と、上下の管フランジ１２，１３とで気体溶解通路３を形成し、この気体溶解通路３の下部にはパイプ１４および管継手１５を介してエゼクタ７の混合流出口７ａを接続している。
【００２０】
また、上述の管フランジ１２に接続される管フランジ１６、管継手１７、パイプ１８、および管フランジ１９により上述の連通部４を形成し、この連通部４により気体溶解通路３の上部と、液体調整通路６の上部とを互に連通接続している。
【００２１】
さらに、上述の液体調整通路６は、上下方向に延びる所定長さのパイプ２０と、上下の管フランジ２１，２２とで構成され、下側の管フランジ２２にはパイプ２３および管継手２４を介して流体流出口５を設けている。
上述の管フランジ１９の上部に取付けた蓋部材２５には、液体調整通路６内部の液位レベルを検知する液面センサ２６を設けている。
【００２２】
図２の実施例では上述の液面センサ２６として２本の電極２６ａ，２６ｂを有する電極式水位計を用いており、この液面センサ２６からの信号により液位レベルがレベルＡになった時、エアコンプレッサ９をＯＦＦ(停止)し、レベルＢになった時、エアコンプレッサ９をＯＮ(駆動)にすべく構成している。
【００２３】
液体調整通路６の上部の加圧気体をエゼクタ７の２次流形成ポート７ｂに供給する気体循環通路８は次のように構成している。
つまり、蓋部材２５から管フランジ１９内と連通するようにパイプ２７を設ける一方、エゼクタ７の２次流形成ポート７ｂにはパイプ２８を取付けて、これらの両パイプ２７，２８間を、管継手２９、パイプ３０、管継手３１、パイプ３２および管継手３３で連通接続している。
【００２４】
上述の管継手３３はその内部にＴ字状の通路が形成されたもので、この管継手３３の残りの接続口には加圧気体供給通路３４を介して上述のエアコンプレッサ９を接続している。
つまり、この実施例では、加圧気体を供給する気体加圧手段としてのエアコンプレッサ９を気体循環通路８に接続したものである。
【００２５】
さらに上述のエゼクタ７の駆動流入口７ｃにはポンプ２下流の液体経路１を接続している。このエゼクタ７はノズルを有し、駆動流入口７ｃからの駆動流により、２次流形成ポート７ｂに減圧状態を発生し、この２次流形成ポート７ｂに接続した気体循環通路８およびエアコンプレッサ９からの加圧気体をエゼクタ７内に吸引し、液体経路１からの液体と混合して、この混合流を混合流出口７ａから吐出するものである。
【００２６】
このエゼクタ７の吐出側に接続された管継手１５はその内部にＴ字状の通路が形成されたもので、１つの接続口にはエゼクタ７を接続し、他の１つの接続口にはパイプ１４を接続し、残りの接続口はプラグ３５で閉塞している。なお、管継手１５およびプラグ３５から成る管構成に代えて、エルボを用いてもよいことは勿論である。
【００２７】
上述のポンプ２はタンク１０内の液体つまり廃水Ｚを液体経路１に吐出供給し、エゼクタ７配設部では液体と空気(加圧空気)とが混合され、この混合流体が気体溶解通路３に供給されると、液体に混入された空気はパイプ１１の下部において気泡となってバブリングし、この気泡つまり空気はパイプ１１を上昇する過程において液体に溶解する。そして、気体としての空気が溶解された液体は連通部４および液体調整通路６を介してその液体流出口５から処理装置Ｙへ供給される。
【００２８】
ここで、溶け残った空気は液体調整通路６上部の連通部４に溜まり、所謂空気だまりが形成される。
そこで、液体調整通路６の上部に残った加圧空気を気体循環通路８を介してエゼクタ７にリターンさせるものである。
【００２９】
また加圧空気の供給が少なければ、気体溶解装置Ｘ内で溶けこんだ空気は順次持ち出されて、液体調整通路６内の液位が上昇するので、この液位がレベルＢになった時、コンプレッサ９を駆動し、逆に液位が下がると、空気のみが流出することを防止するために、液位がレベルＡになった時、コンプレッサ９を停止するものである。
【００３０】
なお、気体溶解装置Ｘの内部は約３〜４kg/cm^２に加圧される。
上述の液体流出口５は減圧弁３６を介して処理装置Ｙ側の供給通路４０に接続されている。
【００３１】
この処理装置Ｙは図３、図４、図５に示すように液体としての混濁物を含む廃水Ｚに渦流を生じさせて廃水Ｚ中の気泡により混濁物を分離する渦流式分離装置に設定されている。
【００３２】
この処理装置Ｙとしての渦流式分離装置は次のように構成されている。
すなわち、図３〜図５に示すように、この渦流式分離装置は上下の２つの円筒体４１，４２から成る外筒４３と、内外２つの中間筒４４，４５と、インナパイプ４６との４重管構造を有している。
【００３３】
上述の外筒４３の下部には供給通路４０から供給される液体が外筒４３内において旋回流動(図５の矢印ｂ参照)するように該供給通路４０を接続すると共に、この液体供給部位の外筒４３と中間筒４４との間には案内板４７を取付けている。
【００３４】
上述の旋回流による遠心力の発生で、廃水Ｚ中の比重が大きい混濁物を外筒４３内の外側に移動させ、この混濁物(詳しくは比重が大きい混濁物を含む１次排出液)を矢印ｊで示すように外部へ排出するために、外筒４３上部の蓋部４８にはバルブ４９を有する排出通路５０を取付けている。
【００３５】
一方、外側の中間筒４４は外筒４３上下の蓋部４８，５１間にわたって上下方向に配置され、かつ上側の蓋部４８より上方に突出した突出部５２には、バルブ５３を有する排出通路５４を取付けている。
【００３６】
また上述の中間筒４４の上下方向の中間部には複数の孔部５５をもった上方側が小径となる先細り状のテーパ部５６を形成している。上述の孔部５５は比重が小さい混濁物の捕集時に後述する気泡によって覆われるものである。
【００３７】
内側の中間筒４５は円筒体４２の上下方向の中間部から上方に延びるもので、この中間筒４５の上端には、バルブ５７，５８を有するリターンライン５９を取付け、このリターンライン５９の先端部６０は図３、図５に示すように各中間筒４４，４５間に沿って円弧状に延びるように配設している。
【００３８】
さらに上述の内側の中間筒４５において外側の中間筒４４のテーパ部５６と対応する部位には、複数の小孔６１をもった先細り状のテーパ部６２を形成している。この小孔６１も比重が小さい混濁物の捕集時に後述する気泡によって覆われるものである。
【００３９】
一方、インナパイプ４６の上端部には上述のテーパ部６２と対応して、先細り状のテーパ部６３を形成すると共に、その頂部には開口部６４を設けている。
またインナパイプ４６の下端部４６ａは下側の蓋部５１から下方に延出し、この延出部には調整バルブ６５をもった清澄液導出通路６６を連通接続している。
【００４０】
そして、この渦流式分離装置(処理装置Ｙ)は、矢印ａで示すように供給通路４０から外筒４３内に混濁物を含む廃水Ｚ(液体)を供給すると、気体溶解装置Ｘで予め気体が溶解された液体は、減圧弁３６の通過後において気泡ｄ(図４、図５参照)を発生するので、外筒４３内において矢印ｂで示すように旋回流動する液体と、リターンライン５９およびその先端部６０を介して濾過手段６７(いわゆるフィルタ)の中間筒４４，４５間に供給されたリターン流体とによって、図４、図５に矢印ｃで示す清澄液が駆動されて旋回流動することにより、この清澄液が濾過手段６７を通過する際の抵抗により若干の圧力上昇を生じた後、中心部の静圧が外周部に比較して低くなった静圧分布が生成される。
このため、液体よりも比重が小さい混濁物を含む清澄液と、廃液Ｚ中に混入された気泡ｄとが静圧差による浮力を受けて中心部側に移動する。
【００４１】
そして図４に示すようにインナパイプ４６の中央部には、開口部６４を覆うように気泡ｄの集合体が形成されると共に、気泡ｄと清澄液との気液混相渦流ｅが生成されるので、比重の小さい混濁物が気泡ｄによって捕集された後、気液混相渦流ｅ(いわゆるトルネード)の浮力を受けて図４に矢印ｆで示すように上昇することにより、上述の清澄液が２次排出液と２次清澄液とに分離される。
【００４２】
上述の２次排出液は中間筒４５の上端部に接続されたリターンライン５９を介して中間筒４４，４５間に供給されると共に、定期的に回収される。
また比重が小さい混濁物が除去されることにより生成された２次清澄液は、インナパイプ４６の開口部６４を通って図４に矢印ｇで示すように下方に流下し、清澄液導出通路６６を介して矢印ｈで示す如く外部に導出される。
【００４３】
さらに、中間筒４４，４５間の比重が小さい混濁物を含む２次排出液は外側の中間筒４４の突出部５２に接続された排出通路５４を介して矢印ｋで示すように外部に排出される。
【００４４】
つまり、この処理装置Ｙは図３に矢印ａで示す廃液Ｚの流入により、比重が大きい混濁物を含む１次排出液を同図に矢印ｊで示すように排出通路５０から排出し、比重が小さい混濁物を含む２次排出液を矢印ｋで示すように排出通路５４から排出し、混濁物が除去分離された２次清澄液を矢印ｈで示すように外部に導出するものであって、その詳細構造は特開２０００−１４０７０８公報に記載された構造とほぼ同等である。
【００４５】
また図３〜図５においては孔部５５，６１およびテーパ部５６，６２から成る濾過手段６７(いわゆるフィルタ)を備えた渦流式分離装置を例示したが、これはフィルタを有さない構造のものであってもよい。
【００４６】
なお、図示した孔部５５,６１は、接線方向に対して垂直に孔を開けたものであるが、流体をよりスムーズに中間筒４４，４５内部に導くために、接線方向に対して任意な鋭角（望ましくは１５〜３０°）で孔を開けてもよい。このように孔を開けた場合には、流体の整流効果を得ることができるため、トルネードの渦が安定して形成することができ、分離性能の向上を図ることができる。
【００４７】
さらに、テーパ部５６，６２については、濾過機能を得るために必須ではないため、設けなくてもよい。
【００４８】
図６は図１、図２で示した気体溶解装置Ｘの制御回路ブロック図であって、ＣＰＵ７０は液面センサ２６からの信号に基づいて、ＲＯＭ７１に格納されたプログラムに従って、ポンプ２およびエアコンプレッサ９を駆動制御し、またＲＡＭ７２は必要なデータを記憶する。
【００４９】
ここで、上述のＣＰＵ７０は液面センサ２６からの信号により液体調整通路６の液位レベルが所定範囲の時にエアコンプレッサ９を作動させて、加圧気体を混入するための制御手段である。
【００５０】
このように構成した気体溶解装置の作用を、図７に示すフローチャートを参照して、以下に詳述する。
ステップＳ１で、ＣＰＵ７０はポンプ２を駆動する。ポンプ２が駆動されると、タンク１０内の液体(廃液Ｚ)はこのポンプ２により加圧されて、加圧流体となって、気体溶解通路３の下部から該気体溶解通路３に流入した後に、連通部４を介して液体調整通路６に供給される。
【００５１】
次にステップＳ２で、ＣＰＵ７０は液面センサ２６からの信号を読込んで液位判定を実行し、液位が図２に示すレベルＢの時にはステップＳ３に、レベルＡの時にはステップＳ４にそれぞれ移行する。
【００５２】
ステップＳ３で、ＣＰＵ７０はエアコンプレッサ９を駆動するので、このエアコンプレッサ９からの加圧空気がエゼクタ７を介して気体溶解通路３に供給される。上述のエゼクタ７の部位において空気と液体とが混合された後、この混合流体が気体溶解通路３のパイプ１１を上昇する過程で空気は液体に溶解し、溶け残った空気は液体調整通路６上部の連通部４に溜まり、所謂空気だまりと成る。
【００５３】
この気体溶解装置Ｘ内で液体に溶けこんだ空気は順次持ち出され、液体調整通路６内の液位が上昇するので、この液位が上述のレベルＢになった時、エアコンプレッサ９を駆動し、逆に液位が下がると、空気のみが流出されることを防止するために、液位がレベルＡになると、ステップＳ４でコンプレッサ９を停止するものである。
【００５４】
上述のエアコンプレッサ９がＯＦＦの間は、空気だまりの加圧空気を有効利用するものである。
つまり、エゼクタ７の２次流形成ポート７ｂに作用する減圧状態を利用して、液体調整通路６上部の加圧気体を、気体循環通路８を介して該エゼクタ７に吸引するものである。
【００５５】
上述のステップＳ３、Ｓ４での処理後にはステップＳ１にリターンして、以上の処理を繰返すようになっている。
一方、液体調整通路６の下部の液体流出口５から流出された液体(混合物を含むと共に気体としての空気が溶解された廃液Ｚ)は次段の処理装置Ｙに導びかれて、混濁物が分離されるものである。
【００５６】
このように上記実施例の気体溶解装置Ｘは、処理装置Ｙで処理される液体に気体を溶解させる気体溶解装置であって、液体(廃液Ｚ参照)を供給するポンプ２下流の液体経路１に対して、上下方向に配置された気体溶解通路３と、該気体溶解通路３の上部に接続され、かつ下部に処理装置Ｙへ接続される液体流出口５を有し、上下方向に配置された液体調整通路６とを備え、上記気体溶解通路３下部の液体流入部に第１気体混入手段(エゼクタ７参照)を設け、上記液体調整通路６上部の加圧気体を上記第１気体混入手段(エゼクタ７参照)に供給する気体循環通路８を設け、さらに、上記気体溶解通路３の上流の液体に気体を混入させる第２気体混入手段(エアコンプレッサ９参照)を設けたものである。
【００５７】
この構成によれば、ポンプ２から吐出される液体は、第１気体混入手段(エゼクタ７参照)、気体溶解通路３、液体調整通路６およびその液体流出口５を介して処理装置Ｙに供給されるが、液体調整通路６の上部と第１気体混入手段(エゼクタ７参照)との間に気体循環通路８を設けることで、液体には加圧気体を混入することができ、また気体溶解通路３の上流の液体に対して気体を混入させる第２気体混入手段(エアコンプレッサ９参照)を設けたので、さらに高圧の気体が気体溶解通路３の上流部に混入され、この加圧気体が気体溶解通路３において液体に溶解処理されるので、処理装置Ｙに対しては加圧気体が溶解された液体が供給される。
【００５８】
このように、液体調整通路６上部の加圧気体を第１気体混入手段(エゼクタ７参照)に供給する気体循環通路８を設けるという簡単な構成で、加圧気体を液体に混入することができるため、低コストかつ低エネルギにて気体の溶解効率を高めることができる。
【００５９】
また、上記第２気体混入手段が気体循環通路８に接続され、加圧気体を供給する気体加圧手段(エアコンプレッサ９参照)を備えたものである。
この構成によれば、気体加圧手段(エアコンプレッサ９参照)にて、さらに加圧した気体を供給するので、気体溶解度をより一層高めることができる。
【００６０】
さらに、上記液体調整通路６に液位レベルを検知する液面センサ２６を設け、上記液面センサ２６からの信号により液位レベルが所定範囲の時に上記第２気体混入手段(エアコンプレッサ９参照)を作動させて、加圧気体を混入する制御手段(ＣＰＵ７０参照)を設けたものである。
【００６１】
この構成によれば、制御手段(ＣＰＵ７０参照)は液面センサ２６からの信号に基づいて液位レベルが所定範囲の時に第２気体混入手段(エアコンプレッサ９参照)を作動させるものである。つまり、必要時にのみ第２気体混入手段を作動させるので、省エネルギ化を達成することができる。
【００６２】
加えて、上記処理装置Ｙで処理される液体が混濁物を含む廃水Ｚであって、上記処理装置Ｙは廃水Ｚに渦流を生じさせて廃水Ｚ中の気泡ｄにより混濁物を分離する渦流式分離装置に設定されたものである。
この構成によれば、渦流式分離装置により混濁物を分離するので、分離能力の向上を図ることができる。
【００６３】
さらに、上記気体は空気に設定されたものである。
この構成によれば、気体を空気に設定したので、装置のランニングコストの低減を図ることができる。
【００６４】
ここで、上述の気体溶解装置Ｘを構成する配管は塩化ビニル管を用いることができるが、中高圧用途に対しては塩化ビニル管に代えて配管用鋼管や厚肉鋼管を用いてもよい。
また、実施例で示したように、第１気体混入手段にエゼクタ７を用いたので、ごく微細な気泡を生成することができ、気泡と加圧液との接触面積の増加により、溶解効率の向上を図ることができる。
【００６５】
さらに気体溶解通路３と液体調整通路６との上部相互間が接続された所謂Ｕ字管構造を採用したので、流入側の気体溶解通路３は常時満水状態となり、変動のない固定長さの気体接触距離を確保でき、安定した空気溶解量が確保できる。
【００６６】
加えて、液体調整通路６の上部は気体層となり、管内レベルを調整することで、気体溶解通路３の固定長さの気体接触距離を維持しつつ、容易に気体層容量を変更することができる。
また気体の溶解をパイプ１１内にて行なうので、圧力容器となる加圧タンクが不要となり、気体溶解通路３の容量はパイプ１１の長さを変更するのみでよい。
【００６７】
さらに、液体調整通路６上部の気体層は装置停止時の圧力上昇時の気体膨脹部としても利用でき、次の加圧液体流入時には加圧液体により圧縮されるので、無駄とならない。
加えて、エゼクタ７とポンプ２との間に定流量弁(図示せず)を設けると、特別な制御装置を設けることなく、始動時、運転時の圧力安定化を図ることができる。
【００６８】
図８は気体溶解装置の他の実施例を示し、図１で示した先の実施例においてはタンク１０の廃液Ｚを全てポンプ２を介して気体溶解装置Ｘに供給する全加圧方式と成したが、図８に示すこの実施例では部分加圧方式と成したものである。
【００６９】
すなわち、タンク１０には上下２つのポート１０ａ，１０ｂを形成し、上側のポート１０ａからは、加圧に対して強い混濁物含有廃液をポンプ２を介して気体溶解装置Ｘに供給し、下側のポート１０ｂと供給通路４０との間を、各要素２，１，Ｘ，３６をバイパスするバイパス通路７３で接続すると共に、このバイパス通路７３には調整弁７４を介設して、下側のポート１０ｂからは加圧に対して弱い混濁物含有廃液を、気体溶解装置Ｘを経由することなくバイパス通路７３から直接、供給通路４０に導びくように構成したものである。
一般にフロックは加圧すると崩壊されるので、フロックが多い廃液は上述のバイパス通路７３を介して供給することが望ましい。
【００７０】
図８の実施例においても、その他の構成、作用、効果については先の実施例とほぼ同様であるから、図８において前図と同一の部分には同一符号を付して、その詳しい説明を省略する。
【００７１】
図９、図１０は液面センサの他の実施例を示し、図２の実施例においては液面センサ２６として電極式水位計を用いたが、図９の実施例では２つのフロートスイッチ２６Ａ，２６Ｂにより液面センサを構成している。
また図１０の実施例においては電極式水位計に代えては超音波式液面センサ７６を用いたものである。
【００７２】
図９、図１０の実施例においても、その他の構成、作用、効果については先の実施例とほぼ同様であるから、図９、図１０において前図と同一の部分には同一符号を付して、その詳しい説明を省略する。
【００７３】
なお、液体に対して混入する気体をオゾンに設定すると、Ｏ_３の効果により廃液Ｚ中のＣＯＤ(Chemical Oxygen Demandの略で汚濁度または汚染度)の低下を図ることができる。
【００７４】
図１１は、上述の気体溶解装置Ｘで生成した気体溶解液を第1混合物と第２混合物を分離する加圧浮上装置（処理装置）Ｖに適用した実施例を示す。この実施例の気体溶解装置Ｘについては図１の実施例と同様であるため、図１と同一の部分には、同一番号を付して、その説明を省略する。
【００７５】
加圧浮上装置（処理装置）Ｖは、破砕機（図示せず）によって破砕された被分離材料を気泡の浮力を利用して、少なくとも第1混合物ｗ１と第２混合物ｗ２に分離するものであり、被分離材料の混入した混合液Ｗから、気泡が付着しやすい第２混合物ｗ２を浮上させ、気泡が付着しにくい第１混合物ｗ１を沈降させることで、両者の分離を行うものである。
【００７６】
この加圧浮上装置（処理装置）Ｖは、次のように構成している。
すなわち、破砕機で破砕した被分離材料の混入した混合液Ｗを内部に貯蔵する処理液槽８０を設け、その処理液槽８０内部には、水平方向に延びるように散気管８１を配設し、その散気管の下方には散気管同様に水平方向に延びるように液体導入管８２を配設している。
【００７７】
このうち散気管８１は気体溶解装置の液体流出口５の下流側に膨張弁８３を介して接続され、気体溶解装置Ｘによって生成された気体溶解液を矢印で示すように処理液槽８０内に噴射している。
【００７８】
一方、液体導入管８２は気体溶解装置の液体経路１のポンプ２の上流側に接続されて、気体溶解装置Ｘに混合液Ｖを導入（吸込み）している。
【００７９】
なお、図面上、散気管８１、液体導入管８２は共に一本づつしか開示していないが、より大量の混合液Ｗを処理するため、当然複数本設定してもよい。特に散気管については、処理液槽内全域にわたって気体溶解液（気泡）を噴出する必要があるため、複数本設定するのが望ましい。
【００８０】
また、散気管８１には、管の全周に複数の微細な噴出孔８４を開けて、散気管がより効果的に気体溶解液（気泡）を噴出するようにしている。
【００８１】
一方、液体導入管８２にも、混合液Ｖを気体溶解装置Ｘに導入する導入孔８５を開けているが、この導入孔８５は不純物をできるだけ吸込まないように管の下半分にのみに設けている。
【００８２】
処理液槽８０の上方には、破砕機から矢印で示すように水流搬送される混合液Ｗを処理液槽８０内に取り入れる吐出口８６を設置している。
この混合液Ｗは、被分離材料の第1混合物ｗ１と第２混合物ｗ２とが分散混入したもので、分散混入する混合物の大きさは約０．７ｍｍ〜４ｍｍ程度に設定され、第２混合物ｗ２は第１混合物ｗ１よりも気泡が付着しやすいものとされる。例えば、第２混合物は第１混合物よりも繊維質である物質、または比重の軽い物質とされる。
【００８３】
被分離材料については様々なものがあるが、例えば、破砕された食肉から肉と骨を分離する場合等が挙げられる。この場合には肉の方が繊維質であるため、気泡が付着しやすい肉を第２混合物として浮上分離することになる。
【００８４】
このように、第１混合物ｗ１と第２混合物ｗ２との間で気泡の付きやすさに差異があることにより、この加圧浮上装置Ｖで混合液から第１混合物と第２混合物を分離することができる。
【００８５】
また、処理液槽８０の上下方向中央部には、破砕機で破砕した被分離材料を混合液Ｗとして水流搬送する際用いられる循環水（真水）を破砕機に送り戻す循環水取入口８７を設定している。
【００８６】
さらに、処理液槽８０の上部には、混合液Ｗから浮上分離された第２混合物ｗ２を混合液の液面からすくい上げ、第２混合物を収納する第２収納部８８に搬送する搬送装置であるスクレーパー８９が設置されている。一方、処理液槽８０の下部には、混合液Ｗから沈降分離された第１混合物ｗ１を処理液槽の底からすくい取り、第１混合物を収納する第１収納部９０に搬送する搬送装置であるスクリューコンベア９１が設置されている。両搬送装置は共にモータ等の回転駆動手段によって駆動され、常時または適時に各混合物ｗ１,ｗ２を各収納部８８,９０に搬送するように設定されている。
【００８７】
このように構成した加圧浮上装置Ｖの作用を、以下に詳述する。
まず、吐出口８６から混合液Ｗを処理液槽８０に所定量貯蔵した後、散気管８１から膨張弁８３で減圧された気体溶解液を処理液槽８０内に噴出する。このとき気体溶解液からは膨張弁で減圧することで空気が析出され、１０〜５０μｍ程度の微細な気泡ｍが発生する。
【００８８】
この微細な気泡ｍは、図示するように、特に第２混合物ｗ２に付着して第２混合物ｗ２が処理液槽８０内で浮上するのを補助する。
【００８９】
一般に気泡は、微細であればある程、物質に付着しやすくでき、液体内での上昇速度も遅く液体内に長時間滞留させることができるため、本実施例のように１０〜５０μｍ程度の微細な気泡ｍが得られると、より多くの気泡を第２混合物ｗ２に付着させることができる。
【００９０】
こうして微細な気泡が付着した第２混合物ｗ２は、処理液槽８０の上部に浮上する。このとき、第２混合物ｗ２の大きさをある一定以下に制限して、大きな不純物を取り除く場合には、処理液槽８０上部にフィルタースクリーン９２を設置すればよい。
【００９１】
このようにして混合液の液面に浮上した第２混合物ｗ２は、スクレーパー８９を介して第２収納部８８に収納される。
【００９２】
一方、気泡の付着しにくい第１混合物ｗ１には、気泡が付着しないため、気泡によって浮上分離されることなく沈降する。特に比重の重い場合には処理液槽８０の底に沈降分離される。こうして沈降分離された第１混合物ｗ１は、スクリューコンベア９１を介して第１収納部９０に収納される。
【００９３】
なお、液体導入管８２からは、矢印で示すように混合液Ｗがポンプ２の発生する減圧状態により気体溶解装置Ｘ内に吸込まれる。気体溶解装置Ｘに導入された後、混合液Ｗに気体が溶解される作用については、上述の実施例と同様であるため説明を省略する。
【００９４】
このように気体溶解装置Ｘで生成した気体溶解液を加圧浮上装置Ｖで用いた場合には、気体溶解液から析出される１０〜５０μｍ程度の微細な気泡ｍにより、第２混合物ｗ２を確実に浮上分離させることができるため、加圧浮上装置Ｖの分離性能を高める事ができる。
【００９５】
また、液体導入管８２は散気管８１の下方に配置されるが、このように配置することにより、散気管の噴射孔８４から噴出される気泡および混合物等を散気管８１の導入孔８５から気体溶解装置Ｘに吸込むことが少なくなるため、詰まりを起こすことなくより効率的に混合液Ｗに気体を溶解させることができる。
【００９６】
なお、本実施例では２つの混合物の分離について開示したが、気泡の付着状態が各物質で異なれば、３つ以上の混合物の分離に本発明を適用してもよい。
【００９７】
以上、この発明の構成と、上述の実施例との対応において、
この発明の液体は、実施例の廃液Ｚまたは混合液Ｗに対応し、
以下同様に、
第１気体混入手段は、エゼクタ７に対応し、
第２気体混入手段は、エアコンプレッサ９またはエゼクタ７７に対応し、
液面センサは、電極式水位計によるセンサ２６、フロートスイッチ２６Ａ，２６Ｂによるセンサ、超音波式液面センサ７６に対応し、
制御手段は、ＣＰＵ７０に対応し、
噴射部は、噴射孔８４に対応し、
液体導入部は、導入孔８５にするも、
この発明は、上述の実施例の構成のみに限定されるものではない。
【００９８】
例えばＯ_３は加圧しても危険がないので、図１または図８の構成を用いて加圧気体として加圧オゾンを用いてもよい。
【００９９】
【発明の効果】
この発明によれば、液体を供給するポンプと、ポンプ下流の液体経路に設けられた気体溶解通路と、この気体溶解通路の上部に接続されて、その下部に液体流出ロを有する液体調整通路と、気体溶解通路下部の液体流入部上流の液体に、気体を混入する第１気体混入手段と、液体調整通路上部の加圧気体を第１気体混入手段に供給する気体循環系とを設けたので、簡単な構成でありながら、加圧気体を液体に混入することができるため、低コストかつ低エネルギにて気体の溶解効率を高めることができる効果がある。
【０１００】
また、第１気体混入手段と液体調整通路上部とに加圧気体を供給する気体加圧手段を備えた第２気体混入手段を設け、液体調整通路に液位レベルを検知する液面センサを設け、液面センサからの信号により液位レベルが所定範囲の時に第２気体混入手段を作動させて、加圧気体を第１気体混入手段および液体調整通路上部に供給する制御手段を設けたので、必要時のみ第２気体混入手段の作動が行われ、省エネルギ化を達成することができる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の気体溶解装置を示す側面図。
【図２】図１の要部の拡大断面図。
【図３】処理装置の断面図。
【図４】図３の部分拡大断面図。
【図５】図４のＣ−Ｃ線矢視断面図。
【図６】制御回路ブロック図。
【図７】コンプレッサ制御を示すフローチャート。
【図８】部分加圧方式の気体溶解装置を示す側面図。
【図９】気体溶解装置の他の実施例を示す断面図。
【図１０】気体溶解装置のさらに他の実施例を示す断面図。
【図１１】気体溶解装置を他の処理装置に用いた実施例を示す側面図。
【符号の説明】
Ｘ…気体溶解装置
Ｙ…処理装置（過流式分離装置）
Ｚ…廃液(液体)
Ｖ…加圧浮上装置（処理装置）
Ｗ…混合液（液体）
ｗ１…第１混合物
ｗ２…第２混合物
１…液体経路
２…ポンプ
３…気体溶解通路
５…液体流出口
６…液体調整通路
７…エゼクタ(第１気体混入手段)
８…気体循環通路（気体循環系）
９…エアコンプレッサ(第２気体混入手段)
２６，７６…液面センサ
２６Ａ，２６Ｂ…フロートスイッチ(液面センサ)
７０…ＣＰＵ(制御手段)
８０…処理液槽
８４…噴射孔（噴射部）
８５…導入孔（液体導入部）

Claims

液体に気体を溶解させる気体溶解装置であって、
液体を供給するポンプ下流の液体経路に対して、上下方向に配置された気体溶解通路と、
該気体溶解通路の上部に接続され、かつ下部に液体流出口を有し、上下方向に配置された液体調整通路とを備え、
上記気体溶解通路下部の液体流入部上流の液体に、気体を混入する第１気体混入手段を設け、
上記液体調整通路上部の加圧気体を、上記第１気体混入手段に供給する気体循環系を設け、
上記第１気体混入手段に加圧気体を供給すると共に、上記液体調整通路上部に加圧気体を供給する気体加圧手段を備えた第２気体混入手段を設け、
上記液体調整通路に液位レベルを検知する液面センサを設け、
上記液面センサからの信号により液位レベルが所定範囲の時に上記第２気体混入手段を作動させて、加圧気体を第１気体混入手段および液体調整通路上部に供給する制御手段を設けた
気体溶解装置。
上記気体循環系は、上記液体調整通路上部と第１気体混入手段とを接続する気体循環通路で構成され、
該気体循環通路に前記第２気体混入手段の気体加圧手段が接続された
請求項１記載の気体溶解装置。
上記気体が空気またはオゾンに設定された
請求項１又は２記載の気体溶解装置。