JP5377010B2

JP5377010B2 - 液体処理装置

Info

Publication number: JP5377010B2
Application number: JP2009060720A
Authority: JP
Inventors: 久恒梨子木; 一郎手柴
Original assignee: 株式会社多自然テクノワークス
Priority date: 2009-03-13
Filing date: 2009-03-13
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2029-03-13
Also published as: JP2010214222A

Description

本発明は、洗浄廃液などを清浄化する機能を有する液体処理装置に関する。

処理対象である廃液などへオゾンを含む微細気泡を送り込むことによって廃液を清浄化したり、飲料水を殺菌清浄化したりする技術は、従来、様々な方式が提案されているが、本願発明と関連するものとして、例えば、特許文献１記載の「廃液の処理装置」や特許文献２記載の「流体浄化装置」がある。

特許文献１記載の「廃液の処理装置」は、オゾン発生装置で生成されたオゾンと、処理槽内からポンプで抜き出された廃液と、をマイクロバブル発生装置へ供給して生成されたオゾンマイクロバブルを、当該処理槽内に配置されたガス吹き出しパイプの開口部から廃液中へ通気することによって廃液中の有機物を酸化分解するものである。

特許文献２記載の「流体浄化装置」は、反応容器を構成する外筒と内筒との間の密閉空間に酸素を供給するとともに、外筒と内筒との間で放電するによって発生させたオゾンを、内筒に流入する流体に混合させるものである。

特開２００４−３２１９５９号公報特開２００４−２２３３４５号公報

特許文献１記載の「廃液の処理装置」は、一般家庭や食品製造業などから排出される排出される廃液中の有機物を比較的効率良く酸化分解することができる点において優れているが、例えば、レンタル方式の化学ぞうきんや化モップの洗浄廃液などのように溶剤や油分などが混入した汚染度の高い廃液は浄化処理することが困難である。

即ち、特許文献１記載の「廃液の処理装置」の場合、廃液中に供給されたオゾンマイクロバブルが比較的短時間のうちに消失し、オゾンが大気中へ散逸し易いので、オゾンによる酸化分解能力が不十分である。このため、溶剤や油分などが混入した汚染度の高い廃液を浄化処理することが困難である。また、特許文献２記載の流体浄化装置も同様に流体中に供給されたオゾンが比較的短時間のうちに消失するという問題がある。

本発明が解決しようとする第一の課題は、溶剤や油分などが混入した廃液を比較的容易に浄化処理することのできる液体処理装置を提供することにあり、第二の課題は溶存オゾンが散逸し難い液体を生成することのできる液体処理装置を提供することにある。

本発明の液体処理装置は、処理対象である液体を収容する一次処理槽と、前記一次処理槽内の液体とオゾンとを混合させて前記一次処理槽内へオゾンを含む微細気泡混じりの液体を放出する微細気泡発生器と、前記一次処理槽内の液体を吸引して前記微細気泡発生器へ送給するポンプと、前記微細気泡発生器へオゾンを送給するオゾン供給手段と、前記ポンプから前記微細気泡発生器へ送給される液体に圧力を加えるための加圧処理容器と、を備え、
前記一次処理槽が、上端開口部と底部を有する筒状の内槽と、上端開口部と底部とを有し、前記内槽の周壁の上方部分を包囲するように取り付けられた筒状の外槽と、で形成され、前記内槽の上端開口部は前記外槽の上端開口部より低い位置に配置され、前記内槽の底部は前記外槽の底部より低い位置に配置され、前記内槽内の前記外槽の底部より低い位置に前記微細気泡発生器が配置され、
前記加圧処理容器が、上下端がそれぞれ天井部及び底部によって閉塞された気密性を有する筒状の外容器と、前記外容器内の底部上に立設された筒状の内容器と、で構成され、前記内容器の下端部は前記外容器内の底部上に固着され、前記内容器の上端開口部は前記外容器の天井部より低い位置に配置され、前記ポンプから配管された送液管は前記外容器及び前記内容器の周壁を貫通して前記内容器内に連通し、
前記微細気泡発生器が、流体が軸心の周りを旋回可能な筒状若しくは回転体状の流体旋回室と、前記軸心とねじれの位置をなす方向に沿って前記流体旋回室内へ液体を供給するように配置された液体導入経路と、前記流体旋回室内へ気体を供給するため前記流体旋回室に連通された気体導入経路と、前記流体旋回室内に形成される微細気泡混じりの液体を排出するため流体旋回室の前記軸心の延長線上に開設された吐出口と、を備えたことを特徴とする。

このような構成において、ポンプを作動させると、一次処理槽内の液体はポンプで吸引されて加圧処理容器を経由して微細気泡発生器へ送給され、当該微細気泡発生器にてオゾンを含む微細気泡混じりの液体に変化した後、一次処理槽内へ放出され、再びポンプで吸引された後、加圧処理容器を経由して微細気泡発生器へ送給される。即ち、一次処理槽内の液体はポンプから加圧処理容器及び微細気泡発生器を経て一次処理槽へ戻る経路を循環しながら、当該液体中へオゾンが連続的に供給されるため、液体中に溶け込んだオゾンの酸化分解作用により、液体中に含まれる有機物などを分解、除去することができる。従って、一次処理槽内の液体が溶剤や油分などが混入した廃液であっても比較的容易に浄化処理することができる。

ここで、前記一次処理槽内で処理された液体を導入して貯留する二次処理槽と、前記二次処理槽内の液体と空気とを混合して前記二次処理槽内へ微細気泡混じりの液体を放出する微細気泡発生器と、前記二次処理槽内の液体を吸引して前記微細気泡発生器へ送給するポンプと、前記二次処理槽内の液体中に浸漬された微生物担持機能を有する多孔体と、を備えた二次反応装置を設けることが望ましい。

このような構成において、ポンプを作動させると、一次処理槽内で処理された後、二次処理槽内に貯留された液体はポンプで吸引されて微細気泡発生器へ送給され、当該微細気泡発生器にて微細気泡混じりの液体に変化した後、二次処理槽内へ放出されるため、二次処理槽内の液体はポンプから微細気泡発生器を経て二次処理槽へ戻る経路を循環しながら、溶存酸素量が高まっていく。このような循環処理を継続すると、二次処理槽内の液体中に浸漬された多孔体中に生息する微生物は十分な酸素を得て活性化され、有機物分解作用が高まるため、前記一次処理槽における処理によって分解除去されなかった液体中の有機物などを分解除去することができる。また、二次処理槽内の液体に存在する有機物などの一部は多孔体自体の吸着作用によっても除去されるので、高度の浄化処理を行うことができる。

また、前記二次処理槽内の液体表面に油分吸着材を配備することもできる。このような構成とすれば、オゾン、多孔体中の微生物などによって分解、除去されずに液体表面に浮遊している油分を油分吸着材で吸着除去することができるため、浮遊油分の除去機能が向上する。

次に、本発明の液体処理装置は、処理対象である液体を収容する気密性の処理槽と、前記処理槽内の液体とオゾンと混合して前記処理槽内へオゾンを含む微細気泡混じりの液体を放出する微細気泡発生器と、前記処理槽内の液体を吸引して前記微細気泡発生器へ送給するポンプと、前記微細気泡発生器へオゾンを送給するオゾン供給手段と、を備え、
前記処理槽は、上下端がそれぞれ天井部及び底部によって閉塞された気密性を有する筒状の外槽と、前記外槽内の底部を貫通して前記外槽内に立設された筒状の内槽と、で構成され、前記内槽の底部は前記外槽の底部より下方に突出し、前記内槽の上端開口部は前記外槽の天井部より低い位置に配置され、前記内槽内の前記外槽の底部より低い位置に前記微細気泡発生器が配置され、
前記微細気泡発生器が、流体が軸心の周りを旋回可能な筒状若しくは回転体状の流体旋回室と、前記軸心とねじれの位置をなす方向に沿って前記流体旋回室内へ液体を供給するように配置された液体導入経路と、前記流体旋回室内へ気体を供給するため前記流体旋回室に連通された気体導入経路と、前記流体旋回室内に形成される微細気泡混じりの液体を排出するため流体旋回室の前記軸心の延長線上に開設された吐出口と、を備えたことを特徴とする。

このような構成において、ポンプを作動させると、処理槽内の液体はポンプで吸引されて微細気泡発生器へ送給され、当該微細気泡発生器にてオゾンを含む微細気泡混じりの液体に変化した後、処理槽内へ放出され、再びポンプで吸引された後、微細気泡発生器を経由して処理槽内へ放出される。即ち、処理槽内の液体はポンプから微細気泡発生器を経て処理槽へ戻る経路を循環しながら、気密状態が保たれた処理槽内にてオゾンが連続的に溶け込んでいくため、溶存オゾンが散逸し難い液体を生成することができる。

ここで、前記ポンプから前記微細気泡発生器へ送給される液体の温度を下げる冷却手段を設ければ、液体の温度上昇に伴うオゾン溶解度の低下を抑制することができるため、液体中の溶存オゾンの維持に有効である。

一方、本発明の液体処理装置においては、前記前記微細気泡発生器が、流体が軸心の周りを旋回可能な筒状若しくは回転体状の流体旋回室と、前記軸心とねじれの位置をなす方向に沿って前記流体旋回室内へ液体を供給するように配置された液体導入経路と、前記流体旋回室内へ気体を供給するため前記流体旋回室に連通された気体導入経路と、前記流体旋回室内に形成される微細気泡混じりの液体を排出するため前記流体旋回室の前記軸心の延長線上に開設された吐出口と、を備えている。

このような構成において、ポンプで吸引した液体を液体導入経路へ送給しながら、気体導入経路へオゾンや空気などの気体を供給すると、流体旋回室内に軸心周りの流体旋回流が発生するとともに、軸心付近に負圧空洞部が形成される。この負圧空洞部は渦キャビテーションとも呼ばれ、その端部の気体は瞬時に液体中へ溶解し、未溶解の気体は流体旋回流によって引き千切られて大量の微細気泡となり、これらの微細気泡が混じった液体が吐出口から処理槽内の液体中へ放出される。微細気泡発生器の液体導入経路へ供給される気体の種類に応じて、これらの微細気泡はオゾンや酸素を含有しているため、処理槽内の液体へのオゾン供給源や酸素供給源となる。

本発明により、溶剤や油分などが混入した廃液を比較的容易に浄化処理することのできる液体処理装置と、オゾン溶存度が高く、溶存オゾンが散逸し難い液体を生成することのできる液体処理装置と、を提供することができる。

本発明の第一実施形態である液体処理装置を示す概略構成図である。図１に示す液体処理装置を構成する微細気泡発生器の斜視図である。図２に示す微細気泡発生器の軸心方向の断面図である。図２におけるＡ−Ａ線断面図である。図２におけるＢ−Ｂ線断面図である。本発明の第二実施形態である液体処理装置を示す概略構成図である。微細気泡発生器に関するその他の実施形態を示す斜視図である。微細気泡発生器に関するその他の実施形態を示す図である。微細気泡発生器に関するその他の実施形態を示す図である。微細気泡発生器に関するその他の実施形態を示す図である。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の第一実施形態である液体処理装置を示す概略構成図、図２は図１に示す液体処理装置を構成する微細気泡発生器の斜視図、図３は図２に示す微細気泡発生器の軸心方向の断面図、図４は図２におけるＡ−Ａ線断面図、図５は図２におけるＢ−Ｂ線断面図である。

図１に示すように、本実施形態の液体処理装置１０は、一次処理装置１１と、二次処理装置１２と、を備えている。一次処理装置１１は、処理対象である液体を収容する一次処理槽１３と、一次処理槽１３内の液体とオゾンとを混合させて一次処理槽１３内へオゾンを含む微細気泡混じりの液体ＢＲ１を放出する微細気泡発生器１５と、一次処理槽１３内の液体を吸引して微細気泡発生器１５へ送給するポンプＰ１と、微細気泡発生器１５へオゾンを送給するオゾン供給手段２８と、ポンプＰ１から微細気泡発生器１５へ送給される液体に圧力を加えるための加圧処理容器２４と、を備えている。

一次処理槽１３は、上端開口部１７ａと底部１７ｂを有する筒状の内槽１７と、上端開口部１６ａと底部１６ｂとを有し、内槽１７の周壁１７ｃの上方部分を包囲するように取り付けられた筒状の外槽１６と、で形成されている。内槽１７の上端開口部１７ａは外槽１６の上端開口部１６ａより低い位置に配置され、内槽１７の底部１７ｂは外槽１６の底部１６ｂより低い位置に配置されている。内槽１７内の外槽１６底部１６ｂより低い位置に微細気泡発生器１５が配置され、その上方に、網状部材Ｍが内槽１７内を横断する状態で配置され、オゾン供給手段２８から微細気泡発生器１５へオゾンを送給するための送気管Ｇ１が配管されている。

図１に示すように、外槽１６の底部１６ｂに開閉バルブＶ１が接続され、内槽１７の底部１７ｂに開閉バルブＶ３が接続され、開閉バルブＶ１とポンプＰ１との間に送液管Ｌ１が配管され、開閉バルブＶ３と二次処理装置１２の二次処理槽１８との間に送液管Ｌ４が配管されている。また、ポンプＰ１と加圧処理容器２４との間に送液管Ｌ２が配管されている。

加圧処理容器２４は、上下端がそれぞれ天井部１４ａ及び底部１４ｂによって閉塞された気密性を有する筒状の外容器１４と、外容器１４内の底部１４ｂ上に立設された筒状の内容器２７と、で構成されている。内容器２７の下端部２７ｂは、外容器１４内の底部１４ｂ上に固着され、内容器２７の上端開口部２７ａは、外容器１４の天井部１４ａより低い位置に配置されている。ポンプＰ１から配管された送液管Ｌ２は外容器１４及び内容器２７の周壁１４ｃ，２７ｃを貫通して内容器２７内に連通している。外容器１４の周壁１４ｃの下方には開閉バルブＶ２が取り付けられ、開閉バルブＬ３と微細気泡発生器１５との間に送液管Ｌ３が配管されている。

二次処理装置１２は、一次処理槽１３内の液体を導入して貯留する二次処理槽１８と、二次処理槽１８内の液体と大気中の空気とを混合して二次処理槽１８内へ微細気泡混じりの液体ＢＲ２を放出する微細気泡発生器１９と、二次処理槽１８内の液体を吸引して微細気泡発生器１９へ送給するポンプＰ２と、二次処理槽１８内の液体中に浸漬された塊状多孔体２３と、二次処理槽１８内の液体表面に散在する小球状の油分吸着材２１と、を備えている。塊状多孔体２３は発泡ガラスで形成された微生物担持機能を有する物質であり、透水性を有する袋体２２内に複数の塊状多孔体２３が充填され、液体Ｗ中に浮いた状態で二次処理槽１８内に収容されている。

また、液体Ｗ５中に配置されたポンプＰ２で吸引した当該液体Ｗ５を微細気泡発生器１９へ送給するための送給管Ｌ５がポンプＰ２と微細気泡発生器１９との間に配管され、大気中の空気をポンプＰ２に導入するための吸気管Ｇ２がポンプＰ２から大気中に向かって配管され、その先端部にエアフィルタ２０が取り付けられている。

ここで、図１に基づいて液体処理装置１０を使用した液体処理工程について説明する。液体処理装置１０を構成する一次処理装置１１の開閉バルブＶ３，Ｖ５を閉止し、開閉バルブＶ１，Ｖ２を開放状態にした後、処理対象である液体を一次処理槽１３の外槽１６及び内槽１７内に収容する。この後、ポンプＰ１及びオゾン供給手段２８を作動させると、一次処理槽１３の内槽１７の周壁１７ｃと外槽１６との間に収容された液体Ｗ２が開閉バルブＶ１及び送液管Ｌ１を経由して吸引され、送液管Ｌ２を経由して加圧処理容器２４の内容器２７内へ送り込まれる。

これにより、内容器２７内に液体Ｗ３が溜まっていき、上端開口部２７ａから溢れた液体Ｗ３が、内容器２７の周壁２７ｃと外容器１４の周壁１４ｃとの間の空間に流れ込む。前記空間に収容された液体Ｗ４は、外容器１４の底部１４ｂに設置された開閉バルブＶ２及び送液管Ｌ３を通過して、一次処理槽１３の内槽１７内の微細気泡発生器１５へ送給される。

加圧処理容器２４内から微細気泡発生器１５へ送給される液体Ｗ４と、オゾン供給手段２８から微細気泡発生器１５へ送給されるオゾンにより、微細気泡発生器１５において形成されたオゾンを含む微細気泡ＭＢ混じりの液体ＢＲ１が内槽１７内の液体Ｗ１中へ放出される。液体Ｗ１へ吐出された微細気泡ＭＢ混じりの液体ＢＲ１は、その中を拡散しながら、微細気泡ＭＢ中のオゾンが液体Ｗ１中へ溶け込んでいくため、液体Ｗ１中に溶け込んだオゾンの酸化分解作用により、液体Ｗ１中に含まれる有機物などが分解される。

微細気泡発生器１５から内槽１７内の液体Ｗ１中へ吐出される微細気泡ＭＢ混じりの液体ＢＲ１により、内槽１７内の液体Ｗ１は増加して上端開口部１７ａから溢れ、内槽１７の周壁１７ｃと外槽１６との間の空間に流入する。前記空間内に収容された液体Ｗ２は、開閉バルブＶ１及び送液管Ｌ１を経由してポンプＰ１によって吸引され、送液管Ｌ２を経由して、加圧処理容器２４の内容器２７内へ送り込まれる。

ポンプＰ１によって液体Ｗ２が気密性の加圧処理容器２４内へ連続的に圧送されることにより、当該加圧処理容器２４内の液体Ｗ３，Ｗ４は大気圧より高い加圧状態に保たれるため、液体Ｗ３，Ｗ４中へのオゾン溶解が促進される。加圧処理容器２４を通過することによってオゾン溶解度が高まった液体は、送液管Ｌ３を経由して再び微細気泡発生器１５へ送給され、前述した工程が繰り返される。

このように、一次処理槽１３内の液体Ｗ１，Ｗ２はポンプＰ１から加圧処理容器２４及び微細気泡発生器１５を経て一次処理槽１３へ戻る経路を連続的に循環することにより、当該液体中へオゾンが連続的に供給されるため、液体中に溶け込んだオゾンの酸化分解作用により、液体中に含まれる有機物などを分解、除去することができる。従って、溶剤や油分などが混入した廃液を一次処理槽１３内に収容して、前記循環工程を実行すれば、廃液中に含まれる溶剤や油分を分解除去することができる。

一次処理装置１１における分解処理よりも高度の清浄化処理が必要なときは、前述した処理工程を終えた一次処理槽１３内及び加圧処理容器２４内の液体を二次処理装置１２へ移送して処理を行うことができる。即ち、一次処理装置１１における分解処理が終わったら、開閉バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ５を開放状態にして、ポンプＰ１を作動させると、一次処理槽１３内の液体Ｗ１，Ｗ２及び加圧処理容器２４内の液体Ｗ３，Ｗ４は送液管Ｌ４を経由して二次処理装置１２の二次処理槽１８内へ送り込まれる。二次処理槽１８内の液体Ｗ５が所定量に達したら、開閉バルブＶ３を閉じて一次処理装置１１からの送液を停止する。

この後、ポンプＰ２を作動させると、二次処理槽１８内の液体はポンプＰ２で吸引されて微細気泡発生器１９へ送給され、吸気管Ｇ２を経由して微細気泡発生器１９に導入される空気と混合されて微細気泡混じりの液体ＢＲ２に変化した後、二次処理槽１８内の液体Ｗ５中へ放出される。従って、二次処理槽１８内の液体Ｗ５はポンプから微細気泡発生器１９を経て二次処理槽１８へ戻る経路を循環しながら、溶存酸素量が高まっていく。

このような工程が継続されることにより、二次処理槽１８内の液体Ｗ５中に浸漬された複数の塊状多孔体２３中に生息する微生物は十分な酸素を得て活性化され、有機物分解作用が高まるため、一次処理装置１１での清浄化処理によって分解除去されなかった液体Ｗ５中の有機物などを分解除去することができる。また、二次処理槽１８内の液体Ｗ５中の有機物などは塊状多孔体２３自体の吸着作用によっても除去されるので、高い浄化機能を得ることができる。

また、二次処理槽１８内の液体Ｗ５表面に、小球状をした多数の油分吸着材２１を浮かべて配備したことにより、一次処理装置１１におけるオゾン分解作用や塊状多孔体２３中の微生物の分解作用などによって分解、除去されずに液体Ｗ５表面に浮遊している油分を吸着除去することができるため、浮遊油分の除去機能も優れている。二次処理装置１２における清浄化処理が終わったら、ポンプＰ２を停止して、開閉バルブＶ４を開くと、清浄化された液体Ｗを二次処理槽１８から排出することができる。

次に、図２〜図５に基づいて、前述した液体処理装置１０を構成する微細気泡発生器１５の構造、機能などについて説明する。図２は図１に示す液体処理装置を構成する微細気泡発生器の斜視図、図３は図２に示す微細気泡発生器の軸心方向の断面図、図４は図２におけるＡ−Ａ線断面図、図５は図２におけるＢ−Ｂ線断面図である。なお、微細気泡発生器１５と微細気泡発生器１９とは稼働時に導入する気体が異なるだけであって、互いに同じ構造、機能であるため、微細気泡発生器１９の説明は省略する。

図２〜図５に示すように、微細気泡発生器１５は、流体が軸心Ｃの周りを旋回可能な略円筒状の流体旋回室２５と、軸心Ｃとねじれの位置をなす方向に沿って流体旋回室２５内へ液体を供給するように配置された液体導入経路である送液管Ｌ３及び液体導入口１５ｆと、流体旋回室２５内へ気体（オゾン）を供給するため流体旋回室２５に連通された気体導入経路である送気管Ｇ１及び気体導入口１５ｇと、流体旋回室２５で形成された微細気泡ＭＢ混じりの液体ＢＲ１を排出するため流体旋回室２５の軸心Ｃの延長線上に開設された吐出口２６と、を備えている。本実施形態の液体導入口１５ｆは微細気泡発生器１５の周壁１５ａの接線方向に沿って形成されているため、その軸心Ｃとねじれの位置をなす方向に沿って液体を流体旋回室２５内に向かって送り込むことができる。

送液管Ｌ３を経由して微細気泡発生器１５へ送給された液体は液体導入口１５ｆから流体旋回室２５内へ流入し、これにより流体旋回室２５内には、図３に示すように、軸心Ｃを中心とする流体旋回流Ｒが発生すると同時に、ほぼ軸心Ｃに沿って筒状の負圧空洞部Ｖが出現する。この負圧空洞部Ｖの一方の端部は流体旋回室２５の気体導入口１５ｇ付近に位置するとともに、他端部は流体旋回室２５の吐出口２６付近に位置し、吐出口２６付近においては、負圧空洞部Ｖの端部が括れた状態となる。

流体旋回室２５内に流体旋回流Ｒとともに出現する負圧空洞部Ｖの負圧によって気体導入口１５ｇ付近に負圧が生じるため、この負圧に起因する吸引力により、オゾン供給手段２８のオゾンが送気管Ｇ１を経由して気体導入口１５ｇへ吸い込まれ、このオゾンが流体旋回室２５内の負圧空洞部Ｖ内へ連続的に流入し、流体旋回室２５内へ流入する液体とともに流体旋回流Ｒを形成する。

一方、気体導入口１５ｇから負圧空洞部Ｖ内へ流入したオゾンは、流体旋回室２５内に発生している流体旋回流Ｒに連行されながら吐出口２６から液体とともに放出されるが、このとき、負圧空洞部Ｖの吐出口２６側の端部において、流体旋回流Ｒによってねじ切られて微細気泡ＭＢとなり、流体旋回流Ｒを形成する液体に混入して、微細気泡ＭＢ混じりの流体ＢＲ１となって吐出口２６から一次処理槽１３の内槽１７内の液体Ｗ１中へ吐出される。

図３に示すように、微細気泡発生器１５内においては、流体旋回室２５内に出現する負圧空洞部Ｖの一方の端部（気体導入口１５ｇ側）からオゾンを導入しながら、他方の端部（吐出口２６側）の延長方向に向かって微細気泡ＮＢ混じりの液体ＢＲ１を吐出する。このとき、負圧空洞部Ｖは、流体旋回室２５軸心Ｃ付近に安定的に存在し続け、その両端部もそれぞれ気体導入口１５ｇ付近、吐出口２６付近に安定的に位置するため、負圧空洞部Ｖが流体旋回室２５の内面に接触することがなく、キャビテーション・エロージョンの発生を回避することができる。

また、微細気泡発生器１５自体も、略円筒状の周壁１５ａに気体導入口１５ｇを設け、隔壁１５ｃに液体導入口１５ｆを設け、隔壁１５ｂに吐出口２６を設けた簡素な構造であるため、取り扱いは容易であり、液体やオゾンに伴って流入した異物が詰まり易い狭隘な流路もないので、定期的なメンテナンスも不要である。

さらに、図３に示すように、流体旋回室２５の隔壁１５ｃに開設された気体導入口１５ｇを、流体旋回室２５の軸心Ｃに沿って内側へ突出させて配置するとともに、流体旋回室２５の内周面１５ｊと気体導入口１５ｇとの間に、滑らかに連続した凹曲面１５ｄを設けている。このような形状とすることにより、負圧空洞部Ｖの気体導入口１５ｇ側の端部が不規則に移動するのを防止することができるため、負圧空洞部Ｖは軸心Ｃ付近に安定的に存在し続けることができる。

一方、図３に示すように、流体旋回室２５の隔壁１５ｂ寄りの領域には、他の領域より内径の大きな予備旋回部１５ｈを設けているため、液体導入口１５ｆから流入する液体は予備旋回部１５ｈにおいて一旦整流された後、傾斜内周面１５ｋを経て流体旋回室２５全体へ流動する。これにより、液体導入口１５ｆから流入する液体の圧力変動が緩和されるため、圧力変動に起因する負圧空洞部Ｖのふらつきや移動を回避することができ、キャビテーション・エロージョンの防止に有効である。

微細気泡発生器１５においては、図４，図５に示すように、液体導入口１５ｆの開口面積を吐出口２６の開口面積より大としているため、Ｐ１によって流体旋回室２５内へ送給される液体の圧力により流体旋回室２５内の流体圧力が高まり、吐出口２６から吐出される微細気泡ＮＢ混じりの液体ＢＲ１の吐出速度も高まる。このため、図１に示す内槽１７内の液体Ｗ１に対する撹拌作用も得ることができる。また、図１に示すように、微細気泡発生器１５は、その吐出口２６を内槽１７の底部１７ｂに向けて配置し、微細気泡ＮＢ混じりの液体ＢＲ１を底部１７ｂに向けて吐出しているため、このときに生じる液流による撹拌作用も得ることができる。

一方、前述とは逆に、吐出口２６の開口面積を液体導入口１５ｆの開口面積より大とすれば、液体導入口１５ｆを経由して流体旋回室２５内へ入った固形状の異物などは吐出口２６から速やかに排出されるため、流体旋回室２５内の異物滞留を防ぐことができる。また、吐出口２６の開口面積を液体導入口１５ｆの開口面積より大とした場合、流体旋回室２５内に入った異物などの清掃除去も容易となる。

次に、図６に基づいて、本発明の第二実施形態である液体処理装置について説明する。図６は本発明の第二実施形態である液体処理装置を示す概略構成図である。なお、図６において図１〜図５と同符号を付している部分は液体処理装置１０の構成部分と同じ構造、機能を有する部分であり、説明を省略する。

図６に示す液体処理装置３０は、処理対象である液体を収容する気密性の処理槽３９と、処理槽３９内の液体とオゾンとを混合して処理槽３９内へオゾンを含む微細気泡混じりの液体ＢＲ３を放出する微細気泡発生器１５と、処理槽３９内の液体を吸引して微細気泡発生器１５へ送給するポンプＰ３と、微細気泡発生器１５へオゾンを送給するオゾン供給手段２８と、を備えている。

処理槽３９は、上下端がそれぞれ天井部３１ａ及び底部３１ｂによって閉塞された気密性を有する筒状の外槽３１と、外槽３１内の底部３１ｂを貫通して外槽３１内に立設された筒状の内槽３２と、で構成されている。内槽３２の底部３２ｂは、外槽３１の底部３１ｂより下方に突出し、内槽３２の上端開口部３２ａは、外槽３１の天井部３１ａより低い位置に配置されている。内槽３２の底部３２ｂは、内槽３２の周壁３２ｃの外径より拡径した形状であり、処理槽３９を設置面（図示せず）上で起立させるための支持板としての機能も有している。

外槽３１の底部３１ｂからポンプに向かって送液管Ｌ６が配管され、ポンプＰ３と冷却手段３４との間及び冷却手段３４と微細気泡発生器１５との間にはそれぞれ送液管Ｌ７，Ｌ８が配管されている。外槽３１の天井部３１ａには、開閉バルブＶ８と、処理槽３９の過昇圧を回避するための安全バルブ３３とが設けられ、外槽３１の周壁３１ｃの下端付近には開閉バルブＶ６が取り付けられ、内槽３２の周壁３２ｃの下端付近には開閉バルブＶ７が設けられている。

開閉バルブＶ６，Ｖ７を閉じた状態にして、処理対象である液体（例えば、飲料水）を開閉バルブＶ８から処理槽３９内に充填し、開閉バルブＶ８を閉じた後、ポンプＰ３を作動させると、内槽３２の周壁３２ｃと外槽３１の周壁３１ｃとの間の空間内の液体ＤＷ２は、送液管Ｌ６、ポンプＰ３、送液管Ｌ７、冷却手段３４及び送液管Ｌ８を経由して微細気泡発生器１５へ送給される。微細気泡発生器１５へ送給された液体は、オゾン供給手段２８から送気管Ｇ１を経由して微細気泡発生器１５へ導入されるオゾンと混合されて、オゾンを含む微細気泡混じりの液体ＢＲ３に変化した後、内槽３２内の液体ＤＷ１中へ放出される。

これにより、内槽３２内の液体ＤＷ１は増加して上端開口部３２ａから溢れ、内槽３２の周壁３２ｃと外槽３１の周壁３１ｃとの間の空間内へ流入する。前記空間に収容された液体ＤＷ２はポンプＰ３で吸引された後、冷却手段３４及び微細気泡発生器１５を経由して再び微細気泡混じりの液体ＢＲ３となって内槽３２内へ放出される。即ち、処理槽３９内の液体はポンプＰ３から冷却手段３４及び微細気泡発生器１５を経て処理槽３９へ戻る経路を連続的に循環する。このような循環処理が継続されると、気密状態が保たれた処理槽３９内においてオゾンが連続的に液体ＤＷ１，ＤＷ２に溶け込んでいくため、溶存オゾンが散逸し難い液体を生成することができる

液体処理装置３０においては、ポンプＰ３から微細気泡発生器１５へ送給される液体の温度を下げる冷却手段を設けたことにより、液体の温度上昇に伴うオゾン溶解度の低下を抑制することができるため、液体ＤＷ１，ＤＷ２中の溶存オゾンは比較的長時間に渡って維持される。液体処理装置３０における処理が完了したら、ポンプＰ３を停止して、開閉バルブＶ６，Ｖ７を開けば処理済みの液体を排出することができる。

液体処理装置３０を用いて処理した飲料水は溶存オゾンが散逸し難い状態となるため、当該飲料水を飲むときに脱気オゾンガスを直接吸い込むようなことがない。なお、液体処理装置３０の用途は飲料水の処理に限定しないので、その他の用途、例えば、食品の殺菌、排水処理あるいは調理場の洗浄などにも使用することができる。

次に、図７〜図１０に基づいて、微細気泡発生器に関するその他の実施の形態について説明する。図７〜図１０はいずれも微細気泡発生器に関するその他の実施形態を示す斜視図である。なお、図７〜図１０において図１〜図６と同符号を付している部分は液体処理装置１０，３０の構成部分と同じ構造、機能を有する部分であり、説明を省略する。

液体処理装置１０，３０を構成する微細気泡発生器１５，１９の配置個数は限定しないので、図７に示すように、微細気泡発生器１５と、当該微細気泡発生器１５と鏡面対称の構造を有する微細気泡発生器３５と、をそれぞれの吐出口２６同士が対向するように配置して使用することもできる。この場合、図８に示すように、微細気泡発生器１５，３５を対向状態に保持するケーシング３６と、送液管Ｌ３から分岐してそれぞれ微細気泡発生器１５，３５に配管された送液管Ｌ３１，Ｌ３２と、送気管Ｇ１から分岐してそれぞれ微細気泡発生器１５，３５に配管された送気管Ｇ１１，Ｇ１２と、を設ければ処理槽内へ容易に配備することができる。

一方、図９，図１０に示すように、二つの微細気泡発生器１５，３５をそれぞれの吐出口２６が同じ方向を向くように配置することもできる。この場合、図９に示すように、送液管Ｌ３１，Ｌ３２が互いに内側に位置するように形成されたケーシング３７内に二つの微細気泡発生器１５，３５を配置したり、図１０に示すように、送液管Ｌ３１，Ｌ３２が互いに外側に位置するように形成されたケーシング３８内に二つの微細気泡発生器１５，３５を配置したりすることができる。

本発明の液体処理装置は、溶剤や油分などが混入した廃液を清浄化する手段あるいはオゾン溶存度が高く、溶存オゾンが散逸し難い液体を生成する手段として、廃水処理業や飲料水製造業などの分野において広く利用することができる。

１０，３０液体処理装置
１１一次処理装置
１２二次処理装置
１３一次処理槽
１４外容器
１４ａ，３１ａ天井部
１４ｂ，１６ｂ，１７ｂ，３１ｂ底部
１４ｃ，１５ａ，２７ｃ，３１ｃ，３２ｃ周壁
１５，１９，３５微細気泡発生器
１５ｂ，１５ｃ隔壁
１５ｄ凹曲面
１５ｆ液体導入口
１５ｇ気体導入口
１５ｈ予備旋回部
１５ｊ内周面
１５ｋ傾斜内周面
１６，３１外槽
１６ａ，１７ａ，２７ａ，３２ａ上端開口部
１７，３２内槽
１８二次処理槽
２０エアフィルタ
２１油分吸着材
２２袋体
２３塊状多孔体
２４加圧処理容器
２５流体旋回室
２６吐出口
２７外容器
２７ｂ下端部
２８オゾン供給手段
３３安全バルブ
３６，３７，３８ケーシング
３９処理槽
ＢＲ１，ＢＲ２，ＢＲ３微細気泡混じりの液体
Ｃ軸心
Ｇ１，Ｇ１１，Ｇ１２送気管
Ｇ２吸気管
Ｍ網状部材
ＭＢ微細気泡
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３ポンプ
Ｒ流体旋回流
Ｖ負圧空洞部
Ｌ１〜Ｌ８，Ｌ３１，Ｌ３２送液管
Ｖ１〜Ｖ８開閉バルブ
Ｗ１〜Ｗ５，ＤＷ１，ＤＷ２液体

Claims

処理対象である液体を収容する一次処理槽と、前記一次処理槽内の液体とオゾンとを混合させて前記一次処理槽内へオゾンを含む微細気泡混じりの液体を放出する微細気泡発生器と、前記一次処理槽内の液体を吸引して前記微細気泡発生器へ送給するポンプと、前記微細気泡発生器へオゾンを送給するオゾン供給手段と、前記ポンプから前記微細気泡発生器へ送給される液体に圧力を加えるための加圧処理容器と、を備え、
前記一次処理槽が、上端開口部と底部を有する筒状の内槽と、上端開口部と底部とを有し、前記内槽の周壁の上方部分を包囲するように取り付けられた筒状の外槽と、で形成され、前記内槽の上端開口部は前記外槽の上端開口部より低い位置に配置され、前記内槽の底部は前記外槽の底部より低い位置に配置され、前記内槽内の前記外槽の底部より低い位置に前記微細気泡発生器が配置され、
前記加圧処理容器が、上下端がそれぞれ天井部及び底部によって閉塞された気密性を有する筒状の外容器と、前記外容器内の底部上に立設された筒状の内容器と、で構成され、前記内容器の下端部は前記外容器内の底部上に固着され、前記内容器の上端開口部は前記外容器の天井部より低い位置に配置され、前記ポンプから配管された送液管は前記外容器及び前記内容器の周壁を貫通して前記内容器内に連通し、
前記微細気泡発生器が、流体が軸心の周りを旋回可能な筒状若しくは回転体状の流体旋回室と、前記軸心とねじれの位置をなす方向に沿って前記流体旋回室内へ液体を供給するように配置された液体導入経路と、前記流体旋回室内へ気体を供給するため前記流体旋回室に連通された気体導入経路と、前記流体旋回室内に形成される微細気泡混じりの液体を排出するため流体旋回室の前記軸心の延長線上に開設された吐出口と、を備えたことを特徴とする液体処理装置。
前記一次処理槽内で処理された液体を導入して貯留する二次処理槽と、前記二次処理槽内の液体と空気とを混合して前記二次処理槽内へ微細気泡混じりの液体を放出する微細気泡発生器と、前記二次処理槽内の液体を吸引して前記微細気泡発生器へ送給するポンプと、前記二次処理槽内の液体中に浸漬された微生物担持機能を有する多孔体と、を備えた二次処理装置を設けた請求項１記載の液体処理装置。
前記二次処理槽内の液体表面に油分吸着材を配備した請求項２記載の液体処理装置。
処理対象である液体を収容する気密性の処理槽と、前記処理槽内の液体とオゾンと混合して前記処理槽内へオゾンを含む微細気泡混じりの液体を放出する微細気泡発生器と、前記処理槽内の液体を吸引して前記微細気泡発生器へ送給するポンプと、前記微細気泡発生器へオゾンを送給するオゾン供給手段と、を備え、
前記処理槽は、上下端がそれぞれ天井部及び底部によって閉塞された気密性を有する筒状の外槽と、前記外槽内の底部を貫通して前記外槽内に立設された筒状の内槽と、で構成され、前記内槽の底部は前記外槽の底部より下方に突出し、前記内槽の上端開口部は前記外槽の天井部より低い位置に配置され、前記内槽内の前記外槽の底部より低い位置に前記微細気泡発生器が配置され、
前記微細気泡発生器が、流体が軸心の周りを旋回可能な筒状若しくは回転体状の流体旋回室と、前記軸心とねじれの位置をなす方向に沿って前記流体旋回室内へ液体を供給するように配置された液体導入経路と、前記流体旋回室内へ気体を供給するため前記流体旋回室に連通された気体導入経路と、前記流体旋回室内に形成される微細気泡混じりの液体を排出するため流体旋回室の前記軸心の延長線上に開設された吐出口と、を備えたことを特徴とする液体処理装置。
前記ポンプから前記微細気泡発生器へ送給される液体の温度を下げる冷却手段を設けた請求項４記載の液体処理装置。