JP5372585B2 - Gas-liquid dissolution tank - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、気液溶解タンク、特に、排水処理あるいは用水処理などで用いられる加圧浮上処理における加圧水発生装置の気液溶解タンクに関する。 The present invention relates to a gas-liquid dissolution tank, and more particularly, to a gas-liquid dissolution tank of a pressurized water generator in a pressurized flotation process used in wastewater treatment or water treatment.
排水処理や用水処理において、被処理水中の被除去物質、例えば、SS成分や油分に、微細気泡を混合し、付着させて、その浮力により浮上槽で分離する浮上分離装置が用いられる。被処理水中の被除去物質には、微細気泡を混合する前に凝集剤を添加してフロック化させることが多い。 In wastewater treatment and irrigation treatment, a levitating separation apparatus is used in which fine bubbles are mixed and adhered to a substance to be removed in the for-treatment water, for example, SS component and oil, and separated in a levitation tank by its buoyancy. In many cases, the substance to be removed in the water to be treated is flocified by adding a flocculant before mixing fine bubbles.
微細気泡の発生方法としては、加圧下で空気などの気体を溶解させた加圧水などの加圧液体を水深圧に減圧することで、微細気泡を発生させる方法が用いられることが多い。このような加圧水を用いる浮上分離処理は、特に、加圧浮上処理と言われる。加圧浮上処理は、多量の微細気泡を被処理水に供給することができるため、被処理水中のフロックに多くの気泡を付着させることができ、処理水質が良好であり、また浮上槽での処理速度を高く設定することができるなどの利点があり、広く採用されている。 As a method of generating fine bubbles, a method of generating fine bubbles is often used by reducing a pressurized liquid such as pressurized water in which a gas such as air is dissolved under pressure to a deep water pressure. Such a floating separation process using pressurized water is particularly referred to as a pressurized floating process. In the pressure levitation treatment, a large amount of fine bubbles can be supplied to the water to be treated, so that many bubbles can adhere to the floc in the water to be treated, the quality of the treated water is good, and There is an advantage that the processing speed can be set high, and it is widely adopted.
加圧下で空気を溶解させて微細気泡を発生させる方法は、高圧の水ほど空気を多量に溶解させることができることを利用しており、減圧して被処理水に混合する際には、その分、多量の微細気泡を発生する。 The method of generating fine bubbles by dissolving air under pressure utilizes the fact that high pressure water can dissolve a large amount of air. A large amount of fine bubbles are generated.
一般的に加圧水を調製する装置は、加圧水ポンプ、コンプレッサおよび気液溶解タンクなどで構成される。加圧水ポンプなどによって水を例えば0.3〜0.6MPaに加圧している状態で、系内にコンプレッサなどで空気を供給し、水への空気の溶解を図る。気液溶解タンクでは溶解しなかった空気を分離し、空気が溶解した加圧水を被処理水に供給する。 In general, an apparatus for preparing pressurized water includes a pressurized water pump, a compressor, a gas-liquid dissolution tank, and the like. In a state where water is pressurized to, for example, 0.3 to 0.6 MPa by a pressurized water pump or the like, air is supplied into the system by a compressor or the like to dissolve the air into water. Air that has not been dissolved in the gas-liquid dissolution tank is separated, and pressurized water in which the air is dissolved is supplied to the water to be treated.
しかし、実際には、単純に高圧の水に空気を供給しても空気は十分に溶解しないので、溶解器の設置や、気液溶解タンクの内部に空気の溶解を促進するような構造を設けるなどの工夫がなされる。 However, in reality, simply supplying air to high-pressure water does not sufficiently dissolve the air, so a dissolver is installed or a structure that promotes dissolution of air is provided inside the gas-liquid dissolution tank. Etc. are made.
なお、空気溶解の程度を評価する指標として、理論空気溶解量に対する空気溶解率(%)(以下、単に「溶解率」と呼ぶ場合がある。)があり、式1で定義される。式1中の理論空気溶解量はヘンリーの法則より算出できる。 As an index for evaluating the degree of air dissolution, there is an air dissolution rate (%) with respect to the theoretical air dissolution amount (hereinafter sometimes simply referred to as “dissolution rate”), which is defined by Equation 1. The theoretical air dissolution amount in Equation 1 can be calculated from Henry's law.
溶解器の例としては、ラインミキサ(例えば、図8参照)やエゼクタ(例えば、図9参照)などが挙げられる。ラインミキサは、空気などの気体と水などの液体とを混合した後に、配管中に流れに対して平行方向に旋回流を生じさせる板などを設け、気液の接触面積を増やし、空気などの気体溶解を促進させる働きをする。 Examples of the dissolver include a line mixer (for example, see FIG. 8) and an ejector (for example, see FIG. 9). A line mixer, after mixing a gas such as air and a liquid such as water, is provided with a plate that creates a swirling flow in a direction parallel to the flow in the pipe, increasing the contact area of the gas and liquid, It works to promote gas dissolution.
エゼクタは、空気などの気体と水などの液体とを混合する部分に設置され、主流の管径を絞ることで負圧を生じさせ、そこへ空気などの気体を自給、もしくはコンプレッサなどで圧入して気液を激しく接触させて気体溶解を図るものである。 The ejector is installed in a part where a gas such as air and a liquid such as water are mixed, and a negative pressure is generated by narrowing the main pipe diameter, and air or other gas is self-supplied or press-fitted with a compressor or the like. The gas and liquid are brought into contact with each other vigorously to dissolve the gas.
ラインミキサやエゼクタなどの溶解器を単独で用いて空気を水に溶解する場合、溶解率は空気を大量に吹き込んでも40〜50%程度が限界である。単独の溶解器の使用で溶解率が40〜50%の場合、フロックの浮上に必要な所定量の気泡を被処理水に供給するためには、被処理水に対する加圧水量の比(加圧水比)を20〜40%と大きくとる必要がある。このため、容量の大きい加圧水ポンプが必要となり、イニシャルコストや電力費を主とするランニングコストが増大してしまう。エゼクタとラインミキサを組み合わせるなど複数の溶解器を併用して溶解率は改善されるが、溶解器での圧力損失が大きくなり、その圧力損失分を見込んだ容量の加圧水ポンプが必要なため、結局これもイニシャルコストやランニングコストの増大となってしまう。 When using a dissolver such as a line mixer or ejector alone to dissolve air in water, the dissolution rate is limited to about 40 to 50% even if a large amount of air is blown. When the dissolution rate is 40 to 50% with the use of a single dissolver, the ratio of pressurized water to treated water (pressurized water ratio) is used to supply the treated water with a predetermined amount of bubbles necessary for flotation. Needs to be as large as 20 to 40%. For this reason, a pressurized water pump having a large capacity is required, and the running cost mainly including the initial cost and the power cost increases. The dissolution rate can be improved by using multiple dissolvers, such as combining an ejector and a line mixer, but the pressure loss in the dissolver increases, and a pressurized water pump with a capacity that allows for the pressure loss is necessary. This also increases initial costs and running costs.
空気溶解の促進を気液溶解タンクで図る場合もある。気液溶解タンクには、空気溶解だけを行い、未溶解の空気の分離排除は別のタンクで行うものと、空気溶解と気液分離を1槽で行うものとがある。例を挙げると、前者のタイプには、非特許文献1に記載の図10のような構造の気液溶解タンク80があり、高い圧力をかけた流体が多孔板の孔を通った時に生じる乱流で気体を細分化し、気液接触面積を増やすことで空気溶解を促すものである。後者のタイプには、特許文献1に記載の図11のような構造の気液溶解タンク82があり、まずタンク入口部に設置されたノズルで気液を激しく混合、接触させ、ある程度の空気溶解をし、流路を長くすることで空気と十分に接触させ、空気溶解を促進する構造である。
In some cases, the gas-liquid dissolution tank is used to promote air dissolution. Some gas-liquid dissolution tanks perform only air dissolution, and separation / exclusion of undissolved air is performed in another tank, and air dissolution and gas-liquid separation are performed in one tank. For example, the former type includes a gas-
気液溶解タンクを用いて空気を水に溶解する場合、何らかの内部充填構造を持たないものは所定の空気溶解の効果を得るのに水の滞留時間を長く取る(3〜5分程度)必要があり、タンク容積が大きくなるため、設置面積および製作コストが高くなる。気液溶解タンクを図10および図11に示したような構造として、空気の水への溶解を促進する方法をとると、水滞留時間1分程度の少ない容量で60〜70%程度の溶解率を得ることができるが、さらに高い溶解率を得ることが求められている。 When air is dissolved in water using a gas-liquid dissolution tank, those that do not have any internal filling structure need to take a long residence time of water (about 3 to 5 minutes) in order to obtain a predetermined air dissolution effect. In addition, since the tank volume is increased, the installation area and the manufacturing cost are increased. When the gas-liquid dissolution tank is structured as shown in FIGS. 10 and 11 and the method of promoting the dissolution of air into water is taken, the dissolution rate is about 60 to 70% with a small capacity of about 1 minute of water retention time. However, it is required to obtain a higher dissolution rate.
さらに、図10のような構造の気液溶解タンクの問題として、以下の2点が考えられる。1つめは、所定の溶解率を得ようとした時、多孔板を多段で設置するので大きな圧力損失を生じるため、その圧力損失を見込んだ加圧水ポンプを使用する必要があることである。2つめに、気液溶解タンクとは別に気液分離タンクの配置が必要で、結局、加圧水製造設備全体では多くの設置面積が必要となってしまうことが挙げられる。 Furthermore, the following two points can be considered as problems of the gas-liquid dissolution tank having the structure as shown in FIG. The first is that when a predetermined dissolution rate is to be obtained, a large pressure loss occurs because a multi-stage perforated plate is installed. Therefore, it is necessary to use a pressurized water pump that allows for the pressure loss. Secondly, it is necessary to arrange a gas-liquid separation tank separately from the gas-liquid dissolution tank, and as a result, a large installation area is required for the entire pressurized water production facility.
また、図11のような構造の気液溶解タンクでは、圧力損失はタンク入口部のノズルのみであるが、タンク内部の構造が複雑なために大型装置となると製作コストが膨らんでしまうとともに、加圧水用の原水にSS分が含まれる場合、長期間の運転でタンク内部にSS分が堆積することが予想され、清掃などのメンテナンスが必要になる。 Further, in the gas-liquid dissolution tank having the structure as shown in FIG. 11, the pressure loss is only at the nozzle at the tank inlet. However, since the internal structure of the tank is complicated, the manufacturing cost increases when a large apparatus is used, and the pressurized water is increased. When the raw water for use contains SS, it is expected that SS will accumulate in the tank over a long period of operation, and maintenance such as cleaning is required.
本発明の目的は、簡易な構造で、液体への気体の溶解率が高く、圧力損失の小さい気液溶解タンクを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a gas-liquid dissolution tank having a simple structure, a high gas dissolution rate in a liquid, and a small pressure loss.
本発明は、気体を液体に加圧下で溶解するための気液溶解タンクであって、噴流を生じる噴流発生部材を先端に有し、気体と液体の混合物を前記タンクの内部に導入するための内挿管と、両端が開口しているドラフトチューブと、前記噴流の流出方向に配置された阻流板と、を備え、前記ドラフトチューブは、前記タンクの内部に水没するように配置され、前記内挿管は、前記ドラフトチューブの一方の開口部から前記噴流発生部材の先端部が前記ドラフトチューブ内に位置するように挿入され、前記阻流板は、前記ドラフトチューブの他方の開口部より外側で水没するように配置される気液溶解タンクである。 The present invention, a gas a gas-liquid dissolving tank for dissolving under pressure in the liquid, has a jet flow generating member causing jets to the tip, the mixture of gas and liquid for introduction into the interior of the tank An intubation tube, a draft tube having both ends open, and a baffle plate arranged in the outflow direction of the jet , wherein the draft tube is disposed so as to be submerged in the tank. The intubation is inserted from one opening of the draft tube so that the tip of the jet generating member is located in the draft tube, and the baffle plate is submerged outside the other opening of the draft tube. a gas-liquid mixing tank that will be arranged to.
また、前記気液溶解タンクにおいて、前記噴流が略垂直上方向に生じるように前記挿入管が配置されることが好ましい。 Further, in the gas-liquid dissolving tank, Rukoto the jet is the insertion tube is arranged to occur substantially vertically upward are preferred.
また、前記気液溶解タンクにおいて、タンク上部から内部に所定の長さで内挿された排気管と、前記排気管に接続されて排気量を調整する弁と、を備えることが好ましい。 The gas-liquid dissolution tank preferably includes an exhaust pipe inserted from the upper part of the tank to the inside with a predetermined length and a valve connected to the exhaust pipe for adjusting the exhaust amount.
本発明では、噴流を生じるノズルまたはオリフィスを先端に有し、気体と液体の混合物をタンク内部に導入するための内挿管と、噴流の流出方向に配置された阻流板と、を備えることにより、簡易な構造で、液体への気体の溶解率が高く、圧力損失の小さい気液溶解タンクを提供することができる。 In the present invention, a nozzle or an orifice for generating a jet flow is provided at the tip, and an internal intubation tube for introducing a mixture of gas and liquid into the tank and a baffle plate arranged in the flow direction of the jet flow are provided. A gas-liquid dissolution tank having a simple structure, a high gas dissolution rate in a liquid, and a small pressure loss can be provided.
本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described below. This embodiment is an example for carrying out the present invention, and the present invention is not limited to this embodiment.
本発明の実施形態に係る加圧水製造システムの一例の概略構成を図1に示す。加圧水製造システム1は、原水タンク10と、加圧水ポンプ12と、コンプレッサ14と、気液溶解タンク16とを備える。
FIG. 1 shows a schematic configuration of an example of a pressurized water production system according to an embodiment of the present invention. The pressurized water production system 1 includes a
図1の加圧水製造システム1において、原水タンク10が加圧水ポンプ12、原水流量調整バルブ18、原水流量計26を介して原水配管34などにより、気液溶解タンク16の下部側面に接続されている。また、コンプレッサ14が空気流量調整バルブ20、空気流量計28を介して空気配管36などにより、原水配管34の原水流量計26と気液溶解タンク16との間に接続されている。気液溶解タンク16の下部には、加圧水配管38が加圧水流量計30、減圧バルブ22を介して接続されている。気液溶解タンク16の上部には、排気配管40が排気調整バルブ24を介して接続されている。気液溶解タンク16の上部には、タンク圧力計32が設置されている。
In the pressurized water production system 1 of FIG. 1, the
加圧水製造システム1において、原水タンク10からの水(原水)などの液体は、原水配管34を通って加圧水ポンプ12で加圧され、原水流量調整バルブ18により流量が調整される。コンプレッサ14で加圧された空気などの気体は、空気配管36を通って空気流量調整バルブ20により流量が調整され、原水配管34において水などの液体と混合される。水と空気の混合物は、原水配管34を通って気液溶解タンク16の下部側面から気液溶解タンク16の内部に供給される。気液溶解タンク16の内部において、加圧下で空気が水に溶解された後、加圧水は気液溶解タンク16の下部から加圧水配管38を通って排出され、加圧浮上処理における加圧水として、凝集水に供給される。加圧水は、減圧バルブ22を通る際、水深圧に開放され、例えばマイクロメートルオーダの微細気泡が発生する。一方、未溶解の空気などの気体は、気液溶解タンク16の上部から排気配管40を通って排出される。
In the pressurized water production system 1, liquid such as water (raw water) from the
図2に、本実施形態に係る気液溶解タンク16の構造の一例を示す。気液溶解タンク16は、タンク本体42と、噴流を生じる噴流発生部材であるノズルまたはオリフィス44(以下、「ノズルまたはオリフィス44」のことを、単に「ノズル44」と呼ぶ場合がある。)を先端に有し、気体と液体の混合物をタンク内部に導入するための内挿管46と、噴流の流出方向に配置された阻流板48とを備える。気液溶解タンク16は、両端が開口となった管であるドラフトチューブ50と、タンク内圧と水位とを所定範囲内に保持するようタンク内の上部に滞留する未溶解空気などの排気量を調整する排気量調整機構として排気配管40および排気調整バルブ24とを備えてもよい。
FIG. 2 shows an example of the structure of the gas-
気液溶解タンク16において、図1の原水配管34に接続された内挿管46は、タンク本体42の下部側面より内挿されている。内挿管46は、タンク下面の中央部付近で略垂直上方向に立ち上がり、先端にはノズル44を備える。ノズル44は、水没するように配置される。ノズル44の先端部を取り囲むように、ドラフトチューブ50が配置されていて、噴流の流出方向に阻流板48が配置されている。阻流板48は、水没するように配置される。ドラフトチューブ50の内部にノズル44の出口である先端部が位置し、かつ阻流板48とドラフトチューブ50が接しないように配置されている。排気配管40は、タンク上部から内部に所定の長さで内挿されており、排気配管40には排気量を調整する排気調整バルブ24が設置されている。気液溶解タンク16の下部には加圧水配管38が接続されている。
In the gas-
図1の原水配管34を通って供給された水と空気の混合物は、内挿管46を通って気液溶解タンク16の下部側面からタンク内部に供給される。水と空気の混合物は、内挿管46の先端に設置されたノズル44の出口において略垂直上方向に向かう噴流として噴出される。その際、ノズル44の出口で生じる乱流により、空気は微細な気泡となって気液接触面積が増大し、空気の水への溶解が進む。また、噴流が阻流板48に衝突することで気泡が分断され、気液の激しい混合、接触が生じ、空気の水への溶解がさらに進む。さらに、ノズル44の出口付近には負圧が発生するため、一度空気を溶解した水が、タンク内のノズル44の出口付近に再度引き寄せられ、ノズル44の出口付近の微細気泡と接触して、いっそう空気の溶解が促進して高い空気溶解率となる。それでも溶解しなかった空気は、排気調整バルブ24を有した排気配管40で調整され、タンク外へ排出される。空気が十分に溶解した水は、加圧水として、タンク下部に設けられた加圧水配管38より流出し、図1の減圧バルブ22を通り、凝集水に供給される。減圧バルブ22を通る際、水深圧に開放され、例えばマイクロメートルオーダの微細気泡が発生する。
The mixture of water and air supplied through the
このように、本実施形態に係る気液溶解タンク16は、タンク内部に気体と液体の混合物を導入する内挿管46の先端にノズルまたはオリフィス44を装着し、タンク内部に気液を噴出させるとともに、その噴出の先に水没した阻流板48を備え、噴流を阻流板48に激しく衝突させる構造を有する。
As described above, the gas-
また、本実施形態では、タンク内部に、両端が開口となったドラフトチューブ50を備え、そのドラフトチューブ50の内部にノズル44の出口である先端部が位置し、かつ阻流板48とドラフトチューブ50が接しないよう配置されている。上記の通り、ノズル44の先端部の出口付近には負圧が発生するため、一度空気を溶解した水が、タンク内のノズル44の出口付近に再度引き寄せられるが、ドラフトチューブ50を備えることにより、阻流板48に当たった流れはドラフトチューブ50の管壁を中心として図2に示すように、ドラフトチューブ50の内部から外部そしてまた内部に戻り、循環流が生じる。再度ドラフトチューブ50の内部に流入した水は、ノズル44付近で噴出してきた空気と混合され、空気と再接触する。この流れにより、タンク内の水とノズル44の出口の微細気泡との接触回数が増え、空気の溶解がよりいっそう促進される。それでも溶解しなかった空気は、排気調整バルブ24を有した排気配管40で調整され、タンク外へ排出される。
Further, in the present embodiment, the tank is provided with the
さらに、本実施形態では、タンク上部から内部に所定の長さで内挿された排気管である排気配管40と、排気配管40に接続され排気量を調整する弁である排気調整バルブ24とを備える。これによりタンク内の水位と圧力をできるだけ一定に保持することができ、空気溶解効果を安定的に得ることができる。
Furthermore, in the present embodiment, an
本実施形態に係る気液溶解タンク16は、未溶解の空気の分離排出も可能であり、かつ小容量の簡易な構造で、従来の気液溶解タンクよりも高い溶解率が得られるため、気液溶解タンクの製作費を削減でき、かつ加圧水製造システムに要する設置面積の中で大きな割合を占める気液溶解タンクの設置面積を縮小することができる。
The gas-
上記ラインミキサ(図8)やエゼクタ(図9)などの溶解器を用いる方法で溶解率は40〜50%程度、上記図10,図11のような内部構造を有する気液溶解タンクでの溶解率は50〜70%程度であるのに対し、本実施形態に係る気液溶解タンク16では75%以上の溶解率で、ドラフトチューブ50を設置すると80%以上の溶解率で空気を溶解させることができる。これにより、少ない加圧水量で所定の気泡量を加圧浮上処理の凝集水へ供給できるため、その分、加圧水ポンプやコンプレッサなどを小容量にすることができ、イニシャルコストおよびランニングコストの低減を図ることができる。
Dissolution rate is about 40 to 50% by a method using a dissolver such as the above line mixer (FIG. 8) or ejector (FIG. 9), and dissolution in a gas-liquid dissolution tank having an internal structure as shown in FIGS. While the rate is about 50 to 70%, in the gas-
また、本実施形態に係る気液溶解タンク16は構造が簡易なために、図11のような内部構造を有する気液溶解タンクに比べて、SS分の堆積なども起こりにくく、メンテナンスが容易である。
In addition, since the gas-
ノズルまたはオリフィス44によるタンク内部への気液の噴出方向は、噴流を阻流板48に衝突させて気液の混合、接触を生じさせればよく、特に制限はない。阻流板48へ向かって、図2に示すように略垂直上方向へ行ってもよいし、図5に示すように略水平方向へ行ってもよいし、図6に示すように略垂直下方向へ行ってもよい。図5,図6の気液溶解タンク16においても、噴流を生じるノズルまたはオリフィス44を先端に有し、気体と液体の混合物をタンク内部に導入するための内挿管46と、噴流の流出方向に配置された阻流板48とを備える。
The jet direction of the gas and liquid into the tank by the nozzle or
図5の気液溶解タンク16において、図1の原水配管34に接続された内挿管46は、タンク本体42の側面中央部付近より、略水平方向に内挿されている。内挿管46の先端にはノズル44を備える。ノズル44は、水没するように配置される。ノズル44の先端部を取り囲むように、ドラフトチューブ50が配置されていて、噴流の流出方向に阻流板48が配置されている。阻流板48は、水没するように配置される。ドラフトチューブ50の内部にノズル44の出口である先端部が位置し、かつ阻流板48とドラフトチューブ50が接しないように配置されている。排気配管40は、タンク上部から内部に所定の長さで内挿されており、排気配管40には排気量を調整する排気調整バルブ24が設置されている。気液溶解タンク16の下部には加圧水配管38が接続されている。
In the gas-
また、図6の気液溶解タンク16において、図1の原水配管34に接続された内挿管46は、タンク本体42の上部側面より内挿されている。内挿管46は、タンク上面の中央部付近で略垂直下方向に立ち下がり、先端にはノズル44を備える。ノズル44は、水没するように配置される。ノズル44の先端部を取り囲むように、ドラフトチューブ50が配置されていて、噴流の流出方向に阻流板48が配置されている。阻流板48は、水没するように配置される。ドラフトチューブ50の内部にノズル44の出口である先端部が位置し、かつ阻流板48とドラフトチューブ50が接しないように配置されている。排気配管40は、タンク上部から内部に所定の長さで内挿されており、排気配管40には排気量を調整する排気調整バルブ24が設置されている。気液溶解タンク16の下部には加圧水配管38が接続されている。
Further, in the gas-
これらのように、ノズル44によるタンク内部への気液の噴出方向が略水平方向(図5)あるいは略垂直下方向(図6)でも、略垂直上方向(図2)と同様の効果が得られるが、未溶解空気の分離が確実に行えるなどの点から、図2のような略垂直上方向が好ましい。
As described above, even when the jet direction of the gas and liquid into the tank by the
本実施形態に係る気液溶解タンク16は、気体を液体に加圧下で溶解するとともに、未溶解の気体を液体から分離するためのものであり、気体溶解と気液分離とを1槽で行うものであるが、本実施形態に係る気液溶解タンク16を用いて気体を液体に加圧下で溶解して、別途、未溶解の気体を液体から分離するための気液分離タンクなどの分離手段を設けて気液分離を行ってもよい。気体としては通常、空気が用いられ、液体としては通常、水が用いられる。加圧水にする水(原水)には、加圧浮上処理水などを使用してもよい。
The gas-
空気などの気体と水などの液体との混合は、図1のように加圧水ポンプ12の後方経路でコンプレッサなどから空気を供給して行ってもよいし、空気を自吸するポンプにて空気を水に供給してもよい。加圧水ポンプ12としては、例えば、渦巻ポンプを使用すればよい。
Mixing of a gas such as air and a liquid such as water may be performed by supplying air from a compressor or the like in the rear path of the
気液溶解タンク16におけるタンク本体42は、通常、直胴部52を有する形状である。
The tank
気液溶解タンク16における滞留時間は、例えば、30秒〜1分間である。
The residence time in the gas-
噴流を生じる噴流発生部材としては、噴流を生じるものであればよく、特に制限はないが、例えば、ノズル、オリフィスなどを用いればよい。噴流を発生し微細な気泡が発生しやすいなどの点から、入口と出口との間の圧力損失が0.05MPa以上のものが好ましい。 The jet generating member that generates the jet is not particularly limited as long as it generates the jet, and for example, a nozzle, an orifice, or the like may be used. A pressure loss between the inlet and the outlet is preferably 0.05 MPa or more from the viewpoint of generating a jet and easily generating fine bubbles.
ノズルまたはオリフィス44の配置位置は、内部容積有効利用などの点から、ノズルまたはオリフィス44の出口である先端部が、直胴部52の内挿管46が内挿された側の端部から直胴部52の長さの50%以下の範囲に入るように配置されることが好ましい。ドラフトチューブ50を備える場合には、ノズルまたはオリフィス44の先端部がドラフトチューブ50の内部に位置すればよく、内部容積有効利用などの点から、ノズルまたはオリフィス44の先端部が、ドラフトチューブ50の内挿管46が挿入された側の端部からドラフトチューブ50全体の50%以下の位置に配置されることが好ましい。
The arrangement position of the nozzle or
阻流板48は、噴流が衝突することで気液の混合が生じるものであればよく、特に制限はないが、例えば、図3に示すような円板形状などのものを用いればよい。阻流板48は、例えば、支持部材54により気液溶解タンク16のタンク本体42の内部に固定される。
The
阻流板48の配置位置は、噴流の流出方向に対してできるだけ垂直にその面を向けて、水没するように配置されればよく、特に制限はないが、直胴部52の阻流板48が設置される側の端部から直胴部52の長さの30%以下の範囲に入るように配置されることが好ましい。図2の形態の場合には、水面付近に水没するように配置されることが好ましい。
The arrangement position of the
阻流板48の大きさは、ノズル44からの噴流の大部分が阻流板48に当たるようにするなどの点から、タンク本体42の直胴部52の内径の25〜80%の範囲であることが好ましい。ドラフトチューブ50を備える場合には、上記範囲内で、かつドラフトチューブ50の内径よりも大きいことが好ましい。
The size of the
ドラフトチューブ50は、両端が開口となった管であり、通常は図4に示すような円筒形状を有する。ドラフトチューブ50は、例えば、支持部材56により気液溶解タンク16のタンク本体42の内部に固定される。
The
ドラフトチューブ50の長さは、循環流が生じやすいなどの点から、タンク本体42の直胴部52の長さの50〜80%(1/2〜4/5)の範囲であることが好ましい。
The length of the
ドラフトチューブ50の内径は、循環流が生じやすいなどの点から、タンク本体42の直胴部52の内径の25〜75%(1/4〜3/4)の範囲であることが好ましい。
The inner diameter of the
ドラフトチューブ50は、阻流板48と接しないように配置されればよいが、循環流が生じやすいなどの点から、ドラフトチューブ50の阻流板48側の端部が、直胴部52の阻流板48側の端部から直胴部52の長さの5〜20%の範囲に入るように配置されることが好ましい。
The
排気量調整機構としては、気液溶解タンク16の内圧と水位とを所定範囲内に保持するように、タンク内の上部に滞留する未溶解空気などの排気量を調整するものであればよく、特に制限はない。例えば、排気量調整機構は、気液溶解タンク16の上部から内部に所定の長さで内挿された排気管である排気配管40と、排気配管40に接続され排気量を調整する弁である排気調整バルブ24とを備える。この場合、タンク内の上部の水面付近に未溶解の空気が滞留すると、排気配管40から空気が排出され、ある程度空気が排出されると、水面が上がり空気の排出が停止する。これにより、タンク内の内圧と水位の変動を抑制しつつ未溶解の空気を排出することができる。気液分離面積の確保などの点から、内挿された排気配管40の下端部が、直胴部上端より下に配置されることが好ましい。排気量調整機構としては、レベルスイッチなどを利用してもよい。
The exhaust amount adjustment mechanism may be any mechanism that adjusts the exhaust amount of undissolved air or the like that stays in the upper part of the tank so as to maintain the internal pressure and water level of the gas-
本実施形態に係る気液溶解タンク16は、例えば、排水処理や用水処理などで用いられる加圧浮上処理における加圧水を調製するために用いることができる。その他、オゾン溶解などに用いることができる。
The gas-
以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, although an example and a comparative example are given and the present invention is explained more concretely in detail, the present invention is not limited to the following examples.
<実施例1および比較例1,2>
図7に示す加圧水製造システムを用いて比較実験を行った。原水タンク60からの原水に加圧水ポンプ62の後流側の原水配管64においてコンプレッサ66から空気を供給し、実施例1として図2の内部構造を有する気液溶解タンク16、比較例1として図10の構造の気液溶解タンク80+気液分離タンク84、比較例2として図11の構造の気液溶解タンク82、以上3系列を並列配置して各タンクの性能を比較検討した。なお、各タンクへの通水は、入口流路切り替えバルブ68および出口流路切り替えバルブ70を用いて1系列毎に行った。
<Example 1 and Comparative Examples 1 and 2>
A comparative experiment was conducted using the pressurized water production system shown in FIG. Air is supplied to the raw water from the
(共通実験条件)
原水:加圧浮上処理水 SS 20mg/L
原水流量:6m3/hr
空気供給量:1.8m3/hr(気液混合比:30%)
タンク容積:100L
タンク滞留時間:1min
タンク入口圧力:0.55MPa
水温:20℃
(Common experimental conditions)
Raw water: Pressurized levitated treated water SS 20mg / L
Raw water flow rate: 6m 3 / hr
Air supply amount: 1.8 m 3 / hr (gas-liquid mixture ratio: 30%)
Tank volume: 100L
Tank residence time: 1 min
Tank inlet pressure: 0.55 MPa
Water temperature: 20 ° C
以上の条件で、実機の運転を考慮し、10時間運転、2時間停止を1セットとして、60セット(全1200時間)の間欠通水を行い、各タンク内部構造における空気溶解率を比較した。タンク入口圧力は、入口流路切り替えバルブ68の前流側に設置したタンク入口圧力計72により、タンク出口圧力は、各タンク出口と出口流路切り替えバルブ70との間に設置したタンク出口圧力計74により測定した。空気溶解率は、図7に示すように、出口流路切り替えバルブ70の後流側で減圧バルブ76の前流側のサンプリングポイントで行った。また、減圧バルブ76の出口における加圧水の様子を観察した。
Under the above conditions, taking into consideration the operation of the actual machine, 60 sets (total 1200 hours) of intermittent water flow were performed with 10 hours of operation and 2 hours of stop being one set, and the air dissolution rates in each tank internal structure were compared. The tank inlet pressure is set by a tank
表1は、比較実験の結果をまとめたものである。空気溶解量および理論値空気溶解量に対する空気溶解率(以下、溶解率)において比較すると、実施例1の気液溶解タンクは最も高い空気溶解量と溶解率を得ることができた。一方、圧力損失については、実施例1の気液溶解タンクは、比較例2の気液溶解タンクとほぼ同等であったが、比較例1の気液溶解タンクと比較すると0.1MPa以上小さい値となった。同一水量を気液溶解タンクに通水する場合、加圧水ポンプには、気液溶解タンクに圧力損失分を上乗せた揚程のものが必要となるため、比較例1の気液溶解タンクに比べて圧力損失の小さい実施例1の気液溶解タンクは、比較例1の気液溶解タンクより低容量の加圧水ポンプを使用することができ、その分イニシャルコストおよびランニングコストを削減できる。また、別付けの気液分離タンクが必要ない分、いっそうのイニシャルコストの削減になっている。 Table 1 summarizes the results of the comparative experiments. When comparing the air dissolution rate and the theoretical value air dissolution rate (hereinafter, dissolution rate), the gas-liquid dissolution tank of Example 1 was able to obtain the highest air dissolution rate and dissolution rate. On the other hand, regarding the pressure loss, the gas-liquid dissolution tank of Example 1 was almost the same as the gas-liquid dissolution tank of Comparative Example 2, but smaller than 0.1 MPa compared with the gas-liquid dissolution tank of Comparative Example 1 It became. When the same amount of water is passed through the gas-liquid dissolution tank, the pressurized water pump requires a head with a pressure loss added to the gas-liquid dissolution tank, so the pressure is higher than that of the gas-liquid dissolution tank of Comparative Example 1. The gas-liquid dissolution tank of Example 1 with a small loss can use a pressurized water pump having a lower capacity than the gas-liquid dissolution tank of Comparative Example 1, and the initial cost and running cost can be reduced accordingly. In addition, the initial cost is further reduced because a separate gas-liquid separation tank is not required.
実施例1の気液溶解タンクと比較例2の気液溶解タンクとの比較では、圧力損失はほぼ同等であるものの、溶解率では実施例1の気液溶解タンクのほうが15%以上上回っている。凝集水に一定の気泡量を供給しようと考えると、高い空気溶解量を有する実施例1の気液溶解タンクは、他の構造のものより空気供給量を抑えることができ、コンプレッサを小型化することができるため、イニシャルコストおよびランニングコストを削減することができる。 In the comparison between the gas-liquid dissolution tank of Example 1 and the gas-liquid dissolution tank of Comparative Example 2, the pressure loss is almost the same, but the dissolution rate of the gas-liquid dissolution tank of Example 1 exceeds 15% or more. . Considering to supply a certain amount of bubbles to the condensed water, the gas-liquid dissolution tank of Example 1 having a high air dissolution amount can suppress the air supply amount compared to other structures, and the size of the compressor can be reduced. Therefore, initial cost and running cost can be reduced.
1200時間の連続通水では、1120時間目の装置起動時に、比較例2の気液溶解タンクにおいて、減圧バルブの出口から高濃度のSSが流出した。これはタンク内の複雑な経路にSS分が堆積していっているためで、定期的な清掃などのメンテナンスが必要となり、ランニングコスト増大につながることが判明した。これに対し、実施例1の気液溶解タンクは1200時間の間欠運転でも良好な水質の加圧水を供給することができた。 In continuous water flow for 1200 hours, high-concentration SS flowed out from the outlet of the pressure reducing valve in the gas-liquid dissolution tank of Comparative Example 2 when the apparatus was started for 1120 hours. This is because SS is accumulating in a complicated path in the tank, and it has been found that maintenance such as periodic cleaning is required, leading to an increase in running cost. In contrast, the gas-liquid dissolution tank of Example 1 was able to supply pressurized water with good water quality even during intermittent operation for 1200 hours.
1 加圧水製造システム、10,60 原水タンク、12,62 加圧水ポンプ、14,66 コンプレッサ、16,80,82 気液溶解タンク、18 原水流量調整バルブ、20 空気流量調整バルブ、22,76 減圧バルブ、24 排気調整バルブ、26 原水流量計、28 空気流量計、30 加圧水流量計、32 タンク圧力計、34,64 原水配管、36 空気配管、38 加圧水配管、40 排気配管、42 タンク本体、44 ノズルまたはオリフィス、46 内挿管、48 阻流板、50 ドラフトチューブ、52 直胴部、54,56 支持部材、68 入口流路切り替えバルブ、70 出口流路切り替えバルブ、72 タンク入口圧力計、74 タンク出口圧力計、84 気液分離タンク。
1 Pressurized
Claims (3)
噴流を生じる噴流発生部材を先端に有し、気体と液体の混合物を前記タンクの内部に導入するための内挿管と、
両端が開口しているドラフトチューブと、
前記噴流の流出方向に配置された阻流板と、
を備え、
前記ドラフトチューブは、前記タンクの内部に水没するように配置され、
前記内挿管は、前記ドラフトチューブの一方の開口部から前記噴流発生部材の先端部が前記ドラフトチューブ内に位置するように挿入され、
前記阻流板は、前記ドラフトチューブの他方の開口部より外側で水没するように配置されることを特徴とする気液溶解タンク。 A gas-liquid dissolution tank for dissolving gas into liquid under pressure,
Has a jet flow generating member causing jets to the tip, the inner intubation for introducing a mixture of gas and liquid inside the tank,
A draft tube open at both ends;
A baffle arranged in the outflow direction of the jet;
Equipped with a,
The draft tube is disposed so as to be submerged in the tank,
The inner intubation is inserted from one opening of the draft tube so that the tip of the jet generating member is located in the draft tube,
The baffle is gas-liquid mixing tank, wherein Rukoto are arranged to submerge outside than the other opening of the draft tube.
前記噴流が略垂直上方向に生じるように前記挿入管が配置されることを特徴とする気液溶解タンク。 The gas-liquid dissolution tank according to claim 1,
Gas-liquid mixing tank said jet the insertion tube is arranged to occur in a substantially vertically upward direction, characterized in Rukoto.
タンク上部から内部に所定の長さで内挿された排気管と、
前記排気管に接続されて排気量を調整する弁と、
を備えることを特徴とする気液溶解タンク。
The gas-liquid dissolution tank according to claim 1 or 2,
An exhaust pipe inserted at a predetermined length from the top of the tank to the inside;
A valve connected to the exhaust pipe for adjusting the exhaust amount;
A gas-liquid dissolution tank comprising:
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