JPH07148401A

JPH07148401A - 油水分離方法及び装置

Info

Publication number: JPH07148401A
Application number: JP29874693A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Miyairi; 嘉夫宮入; Hironobu Fujikake; 浩伸藤掛; Katsuzo Horibe; 勝三堀部; Naoyuki Tsunoda; 尚之角田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1993-11-29
Filing date: 1993-11-29
Publication date: 1995-06-13

Abstract

(57)【要約】【目的】この発明は、分離率の向上と処理能力の増加を
同時達成、装置の小型化、分離性能を落とすのを防止し
たりそれを防止する為の装置を整備する保守費用の軽
減、運転費用の軽減を主要な目的とする。【構成】油水の混合液に、脈動電圧を印加する工程１と
油水の混合液の中に微細な気泡を分散させる工程２を用
いて水と少なくとも油の混合物から油を分離することを
特徴とする油水分離方法、及び水と少なくとも油の混合
物より成る油水を一定量貯留可能な第１貯留槽(21)と、
前記第１貯留槽内を上下方向に仕切ると共に、端部が夫
々液面及び底面から離れて配置された複数の荷電板(22)
と、前記荷電板(22)に脈動電圧を印加する電圧印加装置
(41)と、前記第１貯留槽(21)の底部に設けた微細気泡発
生装置(32)とを具備することを特徴とする油水分離装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、機械部品に付着した
油を界面活性剤を添加した水を溶媒にして懸濁分散させ
て除去する水洗浄後の油分離、あるいは自動車を水や蒸
気で洗浄した後の水や凝縮水中から油を分離除去して、
再生水を洗浄に還元したり、分離油を再生工程に供給し
たりする為に用いられる装置に好適な、分離速度や分離
率を高めた高性能な油分離方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】機械部品に付着した油を界面活性剤を添
加した水を溶媒にして懸濁分散させて除去する水洗浄後
の油分離、あるいは自動車を水や蒸気で洗浄した後の水
や凝縮水中から油を分離除去して、再生水を洗浄に還元
したり、分離油を再生工程に供給したりする為に用いる
装置に好適な油水分離に関する技術には、次の諸技術が
開示されている。

【０００３】［Ｉ］気泡による浮力増加を図るもの。水
媒液中にエマルジョン化して分散している油滴を気泡で
包んで浮力を増加する系列の諸技術であり、此等は更に
気泡発生の手段に電気分解法を用いるものや、機械的な
気泡発生手段を用いるものがある。１）電気分解を用いるものには例えば特公昭４９−４２
１１０がある。

【０００４】これは、略次の構成になり、（イ）分離槽の底部に処理液流入口、上部に分離水出口
を対抗配置する（ロ）槽内部に処理液の迂回通路を形成する隔壁を設け
る（ハ）迂回通路の途中を形成する隔室に電解用電極を配
置して浮上室とする次の作用で油水分離され（ニ）油は電解で生じた気泡に吸着されて浮力が大きく
なり浮力室の上方に分離浮上分離水は（ホ）最後の隔室上方から分離流出するものである。

【０００５】２）電気分解を用いるものに、更に特開昭
５２−１２４４７３である。これは「乳化油排水」の油
を効果的に分離するに当たり、被処理液である排水のＰ
Ｈに応じた特性の凝集剤を添加して油と界面活性剤の結
合を解き油を分離させる。然る後、処理液を電界槽に導
き、電界槽内での水の電気分解で発生する酸素と水素の
気泡が液中を浮上する過程で油滴を捕獲して油滴より大
きなフロックを形成して浮力を増大せしめて油滴の分離
を促進する。更に凝集剤は電気分解が起こり易い電解質
の役目を果たすと共に、電界電流は直流は無論、交流、
公直重畳電流、交流バイアス電流、極性切替電流等いず
れも可であるとされている。

【０００６】３）気泡発生を機械的手段で行うものに、
例えば特開平０３−２２９６９６がある。これは、特公
昭６２−３４４３６にすでに開示された「気泡微粒化装
置」に在った自給式の不具合を解決したものであり、
「送気装置、同送気装置に接続された液中に配設された
気泡発生装置、及び同気泡発生装置の上方の液中に配設
され垂直軸回りに回転するインペラーを備えた」ことに
より、送気装置により気体が強制的に気泡発生装置によ
って気泡発生装置により気泡となって液中へ送気され
る。これにより深度が深くても、送気が確保されるもの
である。而して、空気の微細気泡は液中に溶けこませ、
空気の小気泡によって液の撹拌と液の表面の泡汚を発生
させ濁物質の気泡を分離することができるとする。

【０００７】［II］エマルジョン微粒子のゼータ電位の
中和を図るもの。水溶媒（或いは水媒液）中あるいは油
溶媒中にエマルジョン化して分散している油滴または水
滴のゼータ電位を低めて分子間引力を増大し、分子結合
促進すれば、着目成分の浮力または自重が増加して浮上
または沈降が促進され分離が速まる。４）これに属するものに、例えば特開昭５８−１５６３
０９がある。これは、「油質が水に分散状に混入してい
る系（図８参照）、あるいは水に油質が分散状に混入し
ている系（図７参照）に対して、交番電圧を印加す
る」。なお、符番71は電極、符番72は油質、符番73は
水、符番74は疎水基、符番75は親水基、符番76は界面活
性物質を示す。

【０００８】斯すれば、ａ）油質が水に分散状に混入している系の場合、分散媒質の油質よりコロイド粒子の水の方が数拾倍程度
誘電率が高い為、電極に引かれる力あるいは単位体積当
たりの加速度も水の方が大きい。この為、拡散電気２重
層を成して疎水基及び親水基からなる界面活性物質の膜
が水の部分の加速によって破られて水が油質に対して露
出する。この露出して近接する水同士にはもはや電気２
重層の重なり合いによる反発力が働かず互いに凝集して
半径をます。そして、重力が十分大きく成った水は、油
質と分離して沈降する。

【０００９】ｂ）水に油質が分散上に混入してる系の場
合、電極に引かれる力あるいは単位体積当たりの加速度は油
質より水の方が大きいから、水と和合した親水基が水と
共に強力に引っ張られて加速される。すると、界面活性
物質の膜が破られ、水に対して露出する油質同士が凝集
し浮上する。本文献はゼータ電位を明確に示していない
が、拡散電気２重層が破れるメカニズムは、ゼータ電位
の中和に他ならないと判断できる。

【００１０】５）これに対して、特開平０３−７７６０
３はゼータ電位を明確に指摘した油水分離方法を提示し
ている。即ち、「本体容器内に設けた混合液通過空間に
処理対象である二液混合液を通過させ、二液混合液に対
して該混合液中の不純物液体粒子のゼータ電位を中和さ
せ得る大きさの電界を印加して、不純物液体を分子間引
力により凝集粗粒化させると共に、粗粒化し比重差によ
り浮上若しくは沈降した分離液を収集してなる二液分離
方法」である。この方法に於ける分離のメカニズムは基
本的な点で文献４）と同じものと見られる。６）特開平０４−５９００２も前項５）に記載した油水
分離技術に属する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】以上述べた様に、従来
の油水分離方法または装置に関しては、気泡の発生と不
純物粒子ないしはコロイド粒子を分散する液体に電圧を
印加して、粒子のゼータ電位を中和して粒子間の反発力
を抑え、分子間引力を大きくして、粒子の粗大化を図る
操作は全く独立して行われていた。気泡が分散質の分離
を促進するメカニズムは、気泡が分散媒質中を上昇する
過程で媒質中に分散する不純物粒子またはコロイド粒子
と接触して此を吸着して浮力を増大せしめるのが主たる
作用と考えられている。然るに、洗浄液である媒質中に
分散している分散質である油分は一般に界面活性剤等を
含み、特にミクロンオーダーのコロイド粒子となってい
る。

【００１２】従って、気泡が大きいと、気泡の上昇速度
が過大となって、分散質であるコロイドを吸着するのが
不十分と成り、分離は容易に進行せずにそれに長時間を
要し、処理能力が小さいかあるいは大規模の設備に成ら
ざるを得ない。

【００１３】一方、電圧印加手段でゼータ電位を中和し
て、粒子の粗大化を図っても、高々分散媒と分散質の比
重差に基づく浮力により、分離が進行するだけであり、
能率あるいは処理能力の点で気泡を用いる場合と同じ問
題がある。即ち、従来は上記の二つの方法の互いの利点
を補うことがなかった。

【００１４】気泡の発生を電気分解で行う方法は、電気
分解の為の電圧の印加は予期せずしてゼータ電位の中和
作用も兼ね、粒子の粗大化と気泡の発生を同時に行う可
能性はあるが、微細な気泡を大量に発生させるには難点
が在り、更に処理液に電解液を注入して電解性溶液に改
質必要があり、分離水を再生して循環的に利用したり、
分離油を再処理するには不適である。よって電圧印加手
段を用いてゼータ電位を中和して、コロイド粒子の粗大
化を行う手段と微細気泡発生手段を組み合わせて行えば
互いの効果を発揮して効果的な分離が行える。

【００１５】この発明は上記事情を考慮してなされたも
ので、従来分離不能であった微粒子を高速度で分離可能
にして分離率の向上と処理能力の増加を同時に達成でき
るとともに、処理能力の増加により装置の小型化を図
り、分離性能を落とすのを防止する等の装置の保守費用
を軽減できる等、種々の効果を有する低コストで高性能
の油水分離方法及び装置を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本願第１の発明は、油水
の混合液に、脈動電圧を印加する工程１と油水の混合液
の中に微細な気泡を分散させる工程２を用いて水と少な
くとも油の混合物から油を分離することを特徴とする油
水分離方法である。ここで、脈動電圧は交流電圧を含
む。

【００１７】本願第２の発明は、水と少なくとも油の混
合物より成る油水を一定量貯留可能な第１貯留槽と、前
記第１貯留槽内を上下方向に仕切ると共に、端部が夫々
液面及び底面から離れて配置された複数の荷電板と、前
記荷電板に脈動電圧を印加する電圧印加装置と、前記第
１貯留槽の底部に設けた微細気泡発生装置とを具備する
ことを特徴とする油水分離装置である。

【００１８】

【作用】

(1) 特許請求の範囲の請求項１記載の手段、即ち油水の
混合液に、脈動電圧を印加する工程１と油水の混合液の
中に微細な気泡を分散させる工程２を用いて水と少なく
とも油の混合物から油を分離するため、交流又は脈動電
圧はコロイド粒子のゼータ電位を中和して、コロイド粒
子の粗大化を行い、微細気泡発生手段は粗大化した粒子
を吸着して浮力を増大する。更に微細気泡は浮上速度が
小さいと粗大化した粒子と接触し易い為、粒子を吸着し
易い。かくして、油水の効果的な分離が行える。

【００１９】(2) 特許請求の範囲の請求項２記載の手
段、即ち工程１と工程２を同時に行っても、粗大化され
た粒子のある所に気泡の供給ができれば、前項と同一の
理由で同一の作用と効果をもたらす。

【００２０】(3) 特許請求の範囲の請求項３記載の手
段、即ち工程１を先に行い続いて工程２を行っても、粗
大化された粒子のある所に気泡の供給されるから、上述
と同じ理由で同じ作用効果をもたらす。

【００２１】(4) 特許請求の範囲の請求項４記載の手
段、即ち工程１を先に行い、その途中で工程２を行い続
いて工程１を行っても、粗大化された粒子のある所に気
泡の供給されるから、上述と同じ理由で同じ作用効果を
もたらす。

【００２２】(5) 特許請求の範囲の請求項５記載の手
段、即ち油水の混合液に、交流又は脈動電圧を印加する
工程１と油水の混合液の中に微細な気泡を分散させる工
程２と油水の混合物を静置する工程３を用いることによ
り、工程１と工程２で上述の理由で分離が促進された工
程３では、浮上が完了するのを待つ作用が出て完全分離
の効果をもたらす。

【００２３】(6) 特許請求の範囲の請求項６記載の手
段、即ち工程１と工程２を同時に行い続いて工程３を行
うことにより、工程１と工程２が工程３に先行して進行
すれば、上述の理由で工程１と工程２が同時進行しても
前項と同様の作用と効果をもたらす。

【００２４】(7) 特許請求の範囲の請求項７項記載の手
段、即ち工程１、工程２、工程３の順に行っても、前項
と同じ理由で同様の作用と効果をもたらす。 (8) 特許請求の範囲の請求項８記載の手段、即ち請求項
６及び７項で指定した順序の工程を循環的に繰り返して
行えば、各循環で既述の油水分離作用が進行し油水分離
作用は加算的であるから、分離率が更に向上する。

【００２５】(9) 特許請求の範囲の請求項９記載の手
段、即ち水と少なくとも油の混合物より成る油水を一定
量貯留可能な第１貯留槽と、貯留槽内を上下方向に仕切
ると共に、端部が夫々液面及び底面から離れて配置され
た複数の荷電板と、荷電板に交流又は脈動電圧を印加す
る電圧印加装置と、貯留槽の底部に設けた微細気泡発生
装置とを具備する構成とすることにより、電圧印加装置
は第１貯留槽内で、荷電板に挟まれる油水混合物に交流
又は脈動電圧を印加する。一方、第１貯留槽内の底部に
設けた微細気泡発生装置から気泡が供給される。

【００２６】ここで、水と油の混合物は水溶媒中に油分
子が界面活性剤等の作用で数ミクロンエ以下の粒径をな
すエマルジョンとして分散したものである。各エマルジ
ョンは電気２重層を形成しており、互いの粒子は粒子間
引力とクーロン反発力が平行してこれ以上には大きくな
れない状態にあると説明される。ここに電界が作用とす
ると、電気２重層がやぶられた粒子間引力がクーロン反
発力を上回り、粒子の合体が起こり、粒子は数ミクロン
から数拾ミクロン大のものに粗大化（又は粗粒化）す
る。この過程の説明は、従来技術で後述する、引例４）
の説明ａ）、更には引例５）、６）等に詳しい。しか
し、このままでは、粒子の浮力は不十分で分離は容易に
進行しない。

【００２７】ここで、槽底部に設けた微細気泡発生装置
から微細気泡（直径が数拾ミクロン以下）が供給される
と微細気泡は緩慢に液中を上昇し、粗大化した油粒子に
時間をかけて接触する。この時、気泡は油粒子との間の
粒子間引力で油粒子を吸着し、油粒子の浮力を極端に増
大する。この結果、油粒子は急速に液中を浮上し、溶媒
液である水と分散液である油は急速に分離する。荷電板
は槽を縦に仕切る様配置されているので、電界は槽内液
に区分的に作用しそこで油粒子の粗大化は進行すると共
に、気泡は、荷電板間に電界を横断する方向に供給さ
れ、上記の油水の分離過程が荷電板間で区分的に進行す
る。所要の電界速度（電位勾配ｖ／ｃｍ）は荷電板の距
離と印加電圧を調整すれば決めることができる。

【００２８】(10)特許請求の範囲の請求項１０項記載の
手段、即ち微細気泡発生装置が、第１貯留槽の底面から
荷電板の下端部に至る下部空間を囲う第１貯留槽の下部
側壁に設けた一対の出入口と、出入口を第１貯留槽の外
部で連結する循環通路と、循環通路の途中に設けられた
空気吸引式のポンプで構成することにより、空気吸引式
のポンプは空気吸引口から空気を吸引すると同時に吸い
込み口から液体を吸引してこれらを同時に吐出する。ポ
ンプに速度型のものを用いれば、動圧発生工程で空気は
激しい剪断を受け微細化され液中に拡散、混合される。
ポンプは循環路を介して槽の底部で槽内部と循環的に連
結されているから、槽内の液体はポンプにより強制循環
させられる。この時、槽内部の液の流れは槽の底部で荷
電板の下端を横断する方向に起こる。液が槽の底部で荷
電板の下端を横断する様循環する時、液中に拡散、混合
した微細気泡は流れから次第に離れて浮上し、荷電板間
の液中を浮上し、気泡の供給が行われる。

【００２９】(11)特許請求の範囲の請求項11記載の手
段、即ちポンプの入口側に第２貯留槽の底部を連結する
分岐通路を設けると共に、第１・第２貯留槽への岐通路
に開閉弁を設けてポンプの入口を第１貯留槽と第２貯留
槽に切り替え可能に接続し、第１貯留槽の液面と、荷電
板の上端で決まる第１貯留槽の内部と第２貯留槽の上部
を連結する流出通路を設け第２貯留槽から第１貯留槽へ間欠的に液体を移送可能に
することにより、第２貯留槽から第１貯留槽へ処理液を
所定量汲み上げて分離処理を施した後処理液を更に所定
量汲み上げることができる。分離処理された液は水相の
上部に油相が浮いた状態に２相分離する。更に、第１貯
留槽の処理液を汲みあげれば、水相は押し上げられ、流
出通路から第２貯留槽へ流出し、水相に浮かぶ油相は第
１貯留槽から外部に溢流する。この様にして、分離処理
と分離処理された液体の回収は、間欠的に進行する。

【００３０】(12)特許請求の範囲の請求項12項記載の手
段、即ち荷電板の下端と出入口の上縁部で決まる第１貯
留槽の底部空間Ａ内に第１貯留槽の底面と略平行に通気
部材を設けることにより、気泡を混合した液体が第１貯
留槽の底部で荷電板の下端を横断的に流れる時、流れが
荷電板で挟まれた液体と間の相互作用を遮断して撹乱該
部の液体の伴流の撹乱を防止し、気泡供給の均一化と気
泡の安定な浮上を促進する。

【００３１】(13)特許請求の範囲の請求項13記載の手
段、即ち流出通路の第１貯留槽の側壁に設けた流出口の
上縁で液面の間にある第１貯留槽の上部空間Ｂ内に、液
面と略平行に通気性部材を設けることにより、通気性部
材は油粒子を吸着した気泡の浮上は許容するが、液体の
撹乱を防ぐ効果があるので、油分離を疎外を伴うこと無
く、油と水の界面付近での液体の撹乱を防止する。ま
た、これは、分離水流出口から分離液が流出する時、回
収液の上相に浮上する油や油を付着した気泡が巻き込ま
れるのを防止する。

【００３２】(14)特許請求の範囲の請求項14記載の手
段、即ち流出通路の途中に最高ヘッド部が堰の上面の高
さより低い（ｈ）立ち上げ部を設け、立ち上げ部の最高
ヘッド部を大気と連通する連通管を設けたことにより、
第１貯留槽内に充填される液面は、堰の上面の高さより
低い（ｈ）高さに決まる。

【００３３】分離水流出口は第１貯留槽分離過程で決ま
る水と油の界面より十分低い位置に開口させることは可
能であるから、処理液を供給した時分離水のみが、流出
通路を介して流出する。

【００３４】堰からは、気泡に包まれる油、処理液充填
に伴う液面上昇等を経て外部に排出される。ここで、流
出通路の最高ヘッド部とは、流出通路の最高ヘッド部で
の上下内壁のうち下方の内壁と解せばよい。

【００３５】(15)特許請求の範囲の請求項15記載の手
段、即ち第１貯留槽と第２貯留槽の間にバッファ槽を設
けると共に、第２貯留槽からバッファ槽を連ぐ液体送出
手段を設け、第２貯留槽からバッファ槽に向かい１方向
に槽内液体を移送可能に接続にした構成にすることによ
り、第２貯留槽には第１貯留槽から油分離された水が一
方的に供給され、第２貯留槽内の油分は薄められる。一
方、第２貯留槽内で第１貯留槽の処理能力を越える量の
処理液発生に対しては、液体送出手段（ポンプ等）を設
けてバッファ槽に汲み出せば、第１貯留槽の処理能力を
補償できる。

【００３６】(16)特許請求の範囲の請求項16の手段、即
ち請求項11から請求項15に記載した構成は、第１貯留槽
の底部から油水混合物を供給し、第１貯留槽の上部から
油分離された水を回収すると共に、分離された油は油水
の分離及び分離された水の回収を通じて第１貯留槽の最
上部に保持される構成となっている。

【００３７】

【実施例】以下、この発明の一実施例について説明す
る。まず、下記「表１」に示した組成及び諸元の資料を
用いて行い、特に気泡吹き込み試験の構成に関る主要部
を図１を参照して説明する。試験条件等及び結果は、下
記「表２」に示す通りである。

【００３８】表１（容器諸元）材質：塩化ビニール製器幅９ｃｍ幅（Ｗ）：約９ｃｍ長さ：約４０ｃｍ高さ（Ｈ）：約２０ｃｍ（電極板）材質：ＳＵＳ厚さ：０．５ｍｍ配置：内壁に沿い対抗間隔、９ｃｍ（混合物）アルカリ系洗剤（ネオス社製水溶性洗剤）
６容積％及び防錆油（日本ブリース製：ラスファイタ
ー）１重量％を含む油水混合物９＊４０＊１０ｃｍ³ （＝３６００ｃｃ）なお、図１において、Ｌ₁ は４cm、Ｌ₂ は２cmである。

【００３９】

【表２】

【００４０】幅約９cm、長さ約４cm、高さ約２０cmの塩
ビ製容器内に、長さ４０cm、高さ２０cmのＳＵＳ製荷電
板（厚さ０．５mm）２枚を９ｃｍ隔てて、容器の底部か
ら内部に沿わせて対向させた。この容器内にアルカリ系
洗剤（ネオス社製水溶性洗浄剤）６容積％、防錆油（日
本ブリース製：ラスファイター）１重量％を含む油水混
合液を１０cmの液高さまで入れた。

【００４１】１００ｋＨｚ、１３ボルトの矩形波脈動電
圧（オフセット５ボルト）を２時間印加したところ、
分離水中の油分は初期含有量に対し、５７．１重量％と
なり、４２．９重量％に相当する油分は、液面上部に浮
上・分離した。

【００４２】一方、もうひとつの実験では同一条件で１
時間脈動電圧を印加した後、容器下方側面（底面より約
２cm上方）の一方から、混合液を取り出し、タービンポ
ンプを経由して、微細気泡（数〜数＋μｍの気泡径）を
混入させ、循環液が短絡しないように配慮して、同じ側
面（底面より約４cm上方）から戻した。いわゆる浮上・
分離した油分を撹乱させないようにして、混合液の液循
環を５分間行なった。更に、３０分間自然放置したとこ
ろ、分離水中の油分は、初期含有量に対し、２６．４重
量％となり、７３．４％重量に相当する時は、液面上部
に浮上・分離した。また、分離水中の界面活性剤の含有
量は、初期含有量と略一致しており、分解や浮上・分離
されていないことが確認された。

【００４３】この混合液は、安定なエマルジョンを形成
しており、２時間自然放置しても浮上・分離した油分は
５ｗｔ％以下であった。なお、油分及び界面活性剤の分
析は、塩化炭素による抽出後、赤外線分光計によって行
なった。以上より、自然放置では浮上・分離しない油水
混合液が、脈動電流の印加と微細気泡の液中分散を組み
合わせることにより、極めて有効に油分を浮上・分離で
きることが確認された。微細気泡を分散させた油水混合
液に脈動電圧を印加しても、脈動電圧の周波数を６０ｋ
Ｈｚにしても、又交流正弦波にしても、幾分分離性は悪
化したが、同様の効果が得られた。

【００４４】（実施例１）次に、この発明に係る油水分
離装置の一例を図２〜図４を参照して説明する。ここ
で、図２は同装置の概略を示す全体図、図３は図２の要
部Ｘの部分拡大図、図４は図２の装置の一構成である荷
電板の説明図である。図中の21は、処理対象の混合物を
貯留すると共に、処理済のものを排出する上部開放の第
１貯留槽（容器）である。この貯留槽21の内部空間に
は、複数個の荷電板22が下端面を槽底から上端面を液面
から更に互いに間隔をおいて略垂直に配置されている。
これにより、荷電板22の上端部は貯留槽21の上部で液面
と空間Ｂを、下端部は貯留槽21の下部で底面と空間Ａを
形成し、荷電板22自身は貯留槽21の上部と下部に夫々空
間Ｂ、Ａを成すべく液中に埋没し、処理液は荷電板22を
横切る方向で自由な流動を可能にする。前記空間Ａ内で
荷電板22の下端部より少し底方には通気部材23が設け、
空間Ａ内で液面Ｌｏｗのやや下方には通気部材24が、夫
々略水平に取りつけられている。

【００４５】前記貯留槽21の上部には堰25が設けられ、
この堰25を取り巻いて底部に油排出口26ａを有した油受
け26が設けられる。更に、前記貯留槽21の上部の側壁に
は、分離水流出口27がその上縁が分離水の液面Ｌｗｏ未
満の位置に設けられている。前記分離水流出口27には、
流出通路28が連通されている。ここで、流出通路28は、
立ち上げ部29で立ち上がり、その最高位置で連通管30で
大気に連通する。この時、立ち上げ部29の最高位置は、
前記堰25の上面よりやや低いヘッド差ｈを設ける。前記
貯留槽21の底部近くの側壁には、処理対象物の出入口31
ａ，31ｂを設ける。

【００４６】前記第１貯留槽21内には、この貯留槽21の
底部近くの側壁に設けた前記出入口31ａ，31ｂを介して
微細気泡発生手段32が連通している。この微細気泡発生
手段32は、前記出入口31ａ，31ｂに連通する循環通路33
と、この循環通路33に介装されたポンプ34より構成され
ている。更に、循環通路33は、必要に応じて、ポンプ34
の入口側に分岐通路35を設けて連通する。この時、夫々
の分岐部は、開閉弁（循環用）36，開閉弁（送液用）37
を介して前記第１貯留槽21と共に他の第２貯留槽38に切
替可能に連通する。ここで、第２貯留槽38は、部品洗浄
を行い処理対象物である原液あるいは混合物の発生源で
あり消費場所であっても良く、また第２貯留槽38に連通
するバッファ槽39であって第２貯留槽38が消費槽の時バ
ッファの役割を果たす槽であっても良い（図５参照）。
前記荷電板22には、この荷電板22に脈動電圧、交流電
圧、極性切替電圧等必要に応じた電圧と周波数の波形を
有する電力を出力する電圧印加装置41の出力端がが接続
されている。

【００４７】次に、こうした構成の油水分離装置の作用
について説明する。開閉弁36を閉じて開閉弁37を開きポ
ンプ34を運転すると、第２貯留槽38又はバッファ槽39か
ら処理対象の混合物が第１貯留槽21に送られる。ここ
で、処理対象の混合物が供給され処理が行われると、上
部から気泡相、油相、水相が現れる。

【００４８】互いの界面を次の記号で示す。気泡と大気の界面…Ｌａｂ油と気泡の界面 …Ｌｏｂ水と油の界面 …Ｌｗｏ夫々の相の厚さ又は高さを次の記号で示す。

【００４９】気泡の厚さ（高さ）…Ｈｂ油相の厚さ（高さ）…Ｌｏ水相の厚さ（高さ）…Ｈｗ堰の高さ …Ｈｓ油相は分離されると水相に浮ぶが、両者の合計量は処理
の前後で略変わらず、各相界面は処理物の供給量によっ
て決まる。従って、Ｈｏ＋Ｈｗは混合物の濃度に寄ら
ず、流出通路28の最高ヘッド部（連通管30）の高さで決
まる。

【００５０】即ち、Ｈｏ＋Ｈｗ＝Ｃ（定数）＝Ｈｓ−ｈ（１）そして濃度 … φ 油の比重量 … γ_o 水の比重量 … γ_w とすれば、濃度φは重量比で次式で表される。

【００５１】 φ＝Ｈｏ＊γ_o ／（Ｈｏ＊γ_o ＋Ｈｗ＊γ_w ）（２）Ｈｗは混合物の濃度によって決まる。従って、堰25の高
さＨｓはこれらのの諸量を勘案し決めることができる。
更に混合物の濃度が予め予定された範囲であれば、Ｈ
ｗ、Ｈｏの範囲が、上記式(1)、(2) から決まる。即
ち、Ｈｗ＝｛Ｈｏ＊γ_o ／φ−Ｈｏ＊γ_o ｝／γ_w （３）Ｈｏ＝Ｈｓ−ｈ−Ｈｗ（４）とすれば、液体の界面高さは予測可能な量であり分離水
流出口27の位置と大きさを決定できる。更に、立ち上げ
部29は堰25の上面ｈだけ低く設定するが、これも決定で
きる。かくして、送液用の開閉弁37を開き循環用開閉弁
36を閉じてポンプ34を運転すると、第１貯留槽21には第
２貯留槽38又はバッファ槽39から処理対象の混合物が、
堰25の高さまで一定量送り込まれる。

【００５２】この液面の高さの検出はフロートスイッチ
等で適宜行えば良い。送液が完了すると、送液用の開閉
弁37を閉じて循環用開閉弁36を開くと、処理対象の混合
物は循環路33を介して第１貯留槽21の内部の液は連通
し、混合物は主に空間Ａを通過して循環する。そして、
ポンプ34の空気吸入量の調整に応じて、ポンプ34の吐出
側から泡状の空気が混合液に混じって吐出される。この
時、ポンプ34に吸引された空気はポンプ34の回転部で激
しい剪断を受け、直径数〜数拾ミクロンの微細な気泡と
なる。この点で、ポンプ34はタービンポンプが望まし
い。

【００５３】上記の微細気泡を含んだ処理液は、第１貯
留槽21の底部空間Ａを流れる過程で、縦に間隔を置いて
並ぶ複数の荷電板22間の下部から気泡が浮上する。ここ
で、電圧印加装置41が通電されていると、荷電板22に挟
まれた液体には電界が作用する。液体には溶媒である水
に溶質である油が界面活性剤の作用を受けてエマルジョ
ン化して存在する。エマルジョン化された油分子は、電
気２重層を形成して、分子間引力に打ち勝って互いに反
発して安定状態に保つ。この時の反発力の根源がゼータ
電位である。

【００５４】しかし、これに電界が作用すると粒子間で
電荷の移動が起こりゼータ電位が打ち消される。これ
は、電荷の移動を伴う現象であるから、わずかである
が、媒質中を電流が流れることを意味する。その結果、
互いに反発し合っていた油分子の分子間引力がクーロン
反発力を上回り、油粒子は合体して数〜数拾ミクロンの
粒子に粗大化して媒質中に分散する。ここに、微細気泡
が上昇して来ると、粗大化した油粒子との間の分子間引
力で油粒子を吸着するので、油粒子の浮力は気泡の大き
さ程度に増大され、油粒子は単独の時とは比較にならな
い速度で浮上する。従って、分離が促進される。

【００５５】分離された溶質である油は媒質である水よ
り比重が小さいから、水の上方で２相分離して水相の上
方に油相を形成する。また、気泡は油相の上に浮かぶ気
泡相を形成し堰25を越えて油受け26に流出する。むろ
ん、気泡相には油分子と水分子が吸着されているから、
その分は水を回収する観点では損失になるが、わずか量
である。所定の時間の運転を継続した後、分離はほぼ飽
和に達する。この後、電圧発生装置を停止して、循環用
開閉弁36を閉じて、送液用の開閉弁32を開き、ポンプは
そのまま運転すれば、第２貯留槽38又はバッファ槽39か
ら分離すべき原液が第１貯留槽21の底部に供給され、分
離した水は順次押しあげられ、分離水流出口27を経て流
出通路28から第２貯留槽38に流出する。

【００５６】同時に分離された油は、油受け26に堰25を
越えて流出する。流出通路28の出口は界面Ｈｗｏの十分
下方に開口し、立ち上げ部29の最高ヘッド部は、大気と
均圧しているから、分離水の排出工程を通じ油を引き込
むことが無い。以上に説明した分離が終了してから、第
１貯留槽21を所定時間静置すると、気泡吹き込みの為に
第１貯留槽21で液循環を行う為に、浮上出来なかった気
泡が油分子を吸着して浮上するので分離はより完全に行
われる。

【００５７】前記通気部材23は、気泡吹き込み工程で槽
内の荷電板22で挟まれた処理液の撹乱防止と、気泡を各
荷電板22の上流から下流に渡り気泡を均等に運ぶ役割を
果たす。他方の通気部材24は、気泡の浮上に伴う界面Ｌ
ｏｗの乱れを防止すると共に、分離水排出工程の時、界
面Ｌｏｗが乱れて油が分離水に逆流するのを防止する。
以上のごとく分離はおこなわれる。分離は溶質微粒子の
粗大化を先に行いその後、気泡を発生しても、分離の機
作（メカニズム）は変わらないから上述と同様の作用と
効果をもたらす。更に気泡吹き込み後、処理液の静置を
しなければ１回の処理操作当たりの分離率は下がるもの
の、利用条件によっては、実用性があると考えられ、同
様の作用と効果をもたらしえる。

【００５８】（実施例２）図５を参照する。但し、図２
と同部材は同符号を付して説明を省略する。この実施例
２は、第１貯留槽21と第２貯留槽38との間にバッファ槽
39を設けた構成となっている。第１貯留槽21と第２貯留
槽38はポンプ51で連結され、第２貯留槽38では部品の洗
浄等の工程が進行する。前記バッファ槽39には、第２貯
留槽38で汚染された混合物が間欠的にポンプ51で送られ
る。前記バッファ槽39から第１貯留槽21へは、既述の如
くポンプ34を介して処理液が間欠的に送られ、分離水は
間欠的ではあるが常に第２貯留槽38に回収される。第２
貯留槽38は油分が除去された水が回収され、油分は薄め
られ、洗浄を継続する。かくして、第１貯留槽21の処理
能力が、第２貯留槽38の処理液排出量を越える時、一時
的に第２貯留槽38からバッファ槽39に処理液を溜め、第
２貯留槽38の工程が夜間等停止している時にも継続して
分離処理すれば、第１貯留槽21の能力が第２貯留槽38の
能力より小さくても十分な処理能力を発揮する。

【００５９】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、次のような効果を有する。 (1) 溶質のコロイド粒子を粗大化と同時に浮力増加を達
成出来るので、従来分離不能であった微粒子を高速度で
分離可能になる。従って、分離率の向上と処理能力の増
加を同時に達成し、高性能な分離装置を実現できる。

【００６０】(2) 処理能力の増加により、装置の小型化
を図ることができる。 (3) 分離された油は常時槽上部に位置し、槽壁に付着し
て分離水や原液に混入しない。この為、分離性能を落と
すのを防止したりそれを防止する為の装置を整備する保
守費用を軽減出来る。

【００６１】(4) 上述の作用により、分離物が荷電板に
付着して荷電板の絶縁抵抗を高めて、処理液に消費され
る電流の不足を招くことが大幅に軽減され、あるいは電
昇圧による運転電力の増加等運転費用を軽減出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る気泡吹き込み試験の構成に関わ
る主要部の説明図。

【図２】この発明の実施例１に係る油水分離装置の概略
的な全体図。

【図３】図２の要部Ｘの拡大図。

【図４】図２の油水分離装置の一構成である荷電板の説
明図。

【図５】この発明の実施例２に係る油水分離装置の概略
図。

【図６】油水分離装置の使用において水のコロイド粒子
が油質に分散している状態を示す模式図。

【図７】油水分離装置の使用において油質のコロイド粒
子が水に分散している状態を示す模式図。

【符号の説明】

21…第１貯留槽、 22…電荷板、 23，
24…通電部材、25…堰、 26…油受け、
26ａ…油排出口、27…分離水流出口、 28
…流出通路、 29…立ち上げ部、30…連通管、
31ａ，31ｂ…出入口、 32…微細気泡発生
装置、33…循環通路、 34，51…ポンプ、
35…分岐通路、36，37…開閉弁、 38…第２貯留
槽、 39…バッファ槽。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者角田尚之愛知県名古屋市中村区岩塚町字高道１番地三菱重工業株式会社名古屋機器製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】油水の混合液に、脈動電圧を印加する工
程１と油水の混合液の中に微細な気泡を分散させる工程
２を用いて水と少なくとも油の混合物から油を分離する
ことを特徴とする油水分離方法。
【請求項２】前記工程１と前記工程２を同時に行うこ
とを特徴こする請求項１記載の油水分離方法。
【請求項３】前記工程１を先に行い続いて前記工程２
を行うことを特徴とする請求項１記載の油水分離方法。
【請求項４】前記工程１を先に行い、その途中で前記
工程２を行うことを特徴とする請求項１記載の油水分離
方法。
【請求項５】油水の混合液に、脈動電圧を印加する工
程１と油水の混合液の中に微細な気泡を分散させる工程
２と油水の混合物を静置する工程３を用いて水と少なく
とも油の混合物から油を分離する油水分離方法。
【請求項６】前記工程１と前記工程２を同時に行い続
いて前記工程３を行うことを特徴とする請求項５記載の
油水分離方法。
【請求項７】前記工程１、工程２、工程３の順に行う
ことを特徴とする請求項５記載の油水分離方法。
【請求項８】指定した順序の工程を循環的に繰り返し
て行うことを特徴とする請求項６あるいは７記載の油水
分離方法。
【請求項９】水と少なくとも油の混合物より成る油水
を一定量貯留可能な第１貯留槽と、前記第１貯留槽内を
上下方向に仕切ると共に、端部が夫々液面及び底面から
離れて配置された複数の荷電板と、前記荷電板に脈動電
圧を印加する電圧印加装置と、前記第１貯留槽の底部に
設けた微細気泡発生装置とを具備することを特徴とする
油水分離装置。
【請求項１０】前記微細気泡発生装置は、前記第１貯
留槽の底面から荷電板の下端部に至る下部空間を囲う第
１貯留槽の下部側壁に設けた一対の出入口と、前記出入
口を第１貯留槽の外部で連結する循環通路と、前記循環
通路の途中に設けられた空気吸引式のポンプから構成さ
れることを特徴とする請求項９に記載の油水分離装置。
【請求項１１】前記ポンプの入口側に第２貯留槽の底
部を連結する分岐通路を設けると共にそれぞれの分岐通
路に開閉弁を設けてポンプの入口を第１貯留槽と第２貯
留槽に切り替え可能に分岐接続すると共に、第１貯留槽の液面と荷電板の上端で決まる第１貯留槽の
内部と第２貯留槽の上部を連結する流出通路を設け第２
貯留槽から第１貯留槽へ間欠的に液体を移送可能にした
特徴を有する請求項１０記載の油水分離装置。
【請求項１２】前記荷電板の下端と出入口の上縁部で
決まる第１貯留槽の底部空間内に第１貯留槽の底面と略
平行に通気部材を設けたことを特徴とする請求項１０〜
請求項１１記載の油水分離装置。
【請求項１３】前記第１貯留槽の側壁に設けた流出通
路の流出口の上縁と液面の間にある第１貯留槽の上部空
間内に、液面と略平行に通気性部材を設けたことを特徴
とする請求項１２に記載の油水分離装置。
【請求項１４】前記流出通路の途中に堰の上面の高さ
より低い立ち上げ部を設け、立ち上げ部の最高ヘッド部
に連通管を設け大気と連通したことを特徴とする請求項
１１〜請求項１３記載の油水分離装置。
【請求項１５】前記第１貯留槽と第２貯留槽の間にバ
ッファ槽を設けると共に、第２貯留槽からバッファ槽に
向かい１方向に槽内液体を移送可能に接続したことを特
徴とする請求項１１〜請求項１４記載の油水分離装置。
【請求項１６】前記第１貯留槽の底部から油水混合物
を供給し、第１貯留槽の上部から分離水を回収すると共
に、分離された油は油水の分離及び分離水の回収を通じ
て常時第１貯留槽の最上部に保持されることを特徴とす
る請求項１１〜請求項１５記載の油水分離装置。