JPH1080627A - 気液処理装置 - Google Patents

気液処理装置

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JPH1080627A JP8236969A JP23696996A JPH1080627A JP H1080627 A JPH1080627 A JP H1080627A JP 8236969 A JP8236969 A JP 8236969A JP 23696996 A JP23696996 A JP 23696996A JP H1080627 A JPH1080627 A JP H1080627A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造コストが低いと共に、気体と液体との接
触効率が高く、反応効率も高い気液処理装置を提供す
る。 【解決手段】 静止型混合器３０は、流体が通流する通
路管と、この通路管内に配設され通路管中心部が欠落し
た螺旋状の羽根体とを有し、その長手方向を実質的に垂
直にして配置されている。この静止型混合器内に液体及
び気体を供給し、配管３６を介して静止型混合器の底部
から流体をその上部に返戻して流体を循環させる。前記
流体は静止型混合器３０内で大気圧よりも高い加圧状態
に保持される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、気体から液体への
物質移動（ガス吸収、ガス溶解）、液体から気体への物
質移動（放散）、液体中の被処理物質との気相反応（曝
気、培養）、気体と液体との化学反応（ハロゲン化、水
素化、酸化、硫化）、気体−液体−固体の３相反応（バ
イオリアクター、生物反応装置）等に使用される気液処
理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】食品工業においては、炭酸水等の清涼飲
料水の製造工程で水中に炭酸ガスを吸収させている。石
油化学工業においては、酸化反応装置、水素添加反応装
置又はガス希釈水の製造装置で液体と気体とを接触させ
ている。また、紙パルプ工業においては、硫化ガスの吸
収反応を行うために、液体と硫化ガスとを接触させてい
る。深層曝気装置、水の塩素殺菌装置、廃ガス処理装
置、産業排水及び上下水の浄化装置、オゾンガスによる
産業排水及び上下水の処理装置並びにエアレータ等の環
境装置においても、液体と気体との接触工程が必要であ
る。更に、漁業においても、養魚池の酸素補給のため
に、水に空気を接触させて水中に空気を混合している。
【０００３】特に、１．１．１．トリクロロエタン、ト
リクロロエチレン及びテトラクロロエチレン等の有機塩
素系化合物を含む廃液からこれらの化合物を除去して浄
化する浄化装置、水道水又は井戸水等に含まれる塩素、
トリハロメタン及びフミン酸等の物質を除去する有害物
質除去装置、原水中への酸素ガスの溶存富化及びオゾ
ン、二酸化塩素ガス又は塩素ガス等による原水の滅菌又
は殺菌等の殺菌装置、並びに好気生菌を使用したバイオ
リアクタ等に、この気液処理装置が使用されている。
【０００４】而して、従来の静止型混合器を使用した気
液処理装置（気液接触装置）は、通路管内に螺旋状羽根
体が配置されてその管軸方向に流体が通流する複数個の
流体通路が形成された静止型混合器を垂直に配置し、液
体を前記流体混合器よりも高い位置からその静水圧差に
より前記流体混合器に供給し、更に前記流体混合器内に
気体を通流させるようにしたものが公知である（特開平
５−９６１４４号公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の気液処理装置は、液体を流体混合器の上方から静水
圧差により流体混合器内に供給するものであるため、動
力が不要で製造コスト及びランニングコストが低いもの
の、気液接触効率が低いという難点がある。
【０００６】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、製造コストが低いと共に、気体と液体との
接触効率が高く、反応効率も高い気液処理装置を提供す
ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本願第１発明に係る気液
処理装置は、長手方向を実質的に垂直にして配置された
１又は複数個の静止型混合器と、前記通路管内に液体を
供給する液体供給手段と、前記通路管内に気体を供給す
る気体供給手段と、を有し、前記流体は前記静止型混合
器内で大気圧よりも高い加圧状態にされることを特徴と
する。
【０００８】また、本願第２発明に係る気液処理装置
は、長手方向を実質的に垂直にして並列に配置された複
数個の静止型混合器と、流体を貯留し前記各静止型混合
器の少なくとも一部が前記流体内に浸漬されるように前
記静止型混合器を配置する容器と、前記容器内を各静止
型混合器毎に液体は通過可能に気体は通過しないように
仕切る仕切部材と、この仕切部材に仕切られた前記容器
内の各部屋の気体空間と隣接する静止型混合器の気体導
入部とを接続する配管と、を有し、前記流体は前記静止
型混合器内で大気圧よりも高い加圧状態にされることを
特徴とする。
【０００９】更に、前記第１及び第２発明において、前
記静止型混合器の底部から流体をその上部に返戻して前
記流体を循環させる循環手段を有することが好ましい。
【００１０】更にまた、前記静止型混合器は、流体が通
流する通路管とこの通路管内に配設され通路管中心部が
欠落した螺旋状の羽根体とを有することが好ましい。
【００１１】本願第１発明においては、流体混合器内を
通流する間に、液体と気体が混合され、接触して、所定
の反応又はガス吸収若しくは溶解が生じる。この場合
に、この流体は静止型混合器内で加圧状態に保持され
る。また、好ましくは、前記静止型混合器内で前記液体
と気体とは循環供給される。このように、本発明におい
ては、静止型混合器内で流体は大気圧よりも高い加圧状
態に保持されて、好ましくは静止型混合器内に循環供給
される。このため、気体と液体とは高効率で接触し、混
合される。しかも、気体と液体との撹拌に動力は使用し
ないので、装置の製造コストが低いという利点がある。
【００１２】また、本願第２発明においては、静止型混
合器を複数個容器内に並列に配置し、仕切部材により容
器内を液体は自由に各部屋を移動するが、気体は移動し
ないように仕切る。そして、気体は配管により隣接する
静止型混合器の気体導入部に導入する。これにより、気
体は各部屋の静止型混合器内を順次通過して液体との接
触が図られる。このように、気体及び液体は容器の一端
部に配置された静止型混合器内に導入され、容器内の混
合流体は容器の他端部の部屋から排出される。そして、
この第２発明においても、静止型混合器内で流体は加圧
状態で混合されると共に、この第２発明においては、気
体と液体との接触距離を長くすることができるので、液
体と気体との接触効率が極めて高い。なお、各部屋にお
いて流体を静止型混合器内に循環供給させるようにする
と、更に液体と気体との接触効率を高くすることができ
る。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について、
添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明
の第１実施例を示す模式図であり、図２及び図３は９０
°回転型のミキシングエレメントの斜視図、図４はこの
ミキシングエレメントを使用した静止型混合器の側面図
である。本実施例に使用される静止型混合器３０のミキ
シングエレメント１及び８は、図２乃至４に示すよう
に、夫々円筒状の通路管２及び９と、この通路管２及び
９内に夫々設けられた螺旋状の羽根３，４及び１０，１
１とを有する。この羽根３，４及び１０，１１は夫々時
計方向（右回転）及び反時計方向（左回転）へ９０°だ
けねじられており、この羽根３，４及び１０，１１によ
り夫々流体通路５，６及び流体通路１２，１３が形成さ
れている。羽根３、４及び１０、１１は、通路管の２、
９の軸心部に存在せず、この部分が欠落している。これ
により、平面視で通路管２、９の軸心部に羽根が存在し
ない開口部７、１４が形成されている。従って、流体通
路５，６及び流体通路１２，１３は、開口部７及び１４
を介して、通路管２及び９の全長に亘って相互に連通し
ている。
【００１４】このようなミキシングエレメント１及び８
を円筒状のケーシング１５内に交互的に嵌入し、ミキシ
ングエレメント１及び８の夫々羽根３，４及び１０，１
１の端縁どおしを直交させて配置すると静止型混合器３
０が組み立てられる。
【００１５】上述の如く構成された静止型混合器３０の
流体通路を２種の流体ＦＡ，ＦＢが通流する間に、流体
の一部は螺旋状に９０°回転し、一部は開口部で剪断さ
れ、他方の流体通路を通流してきた流体と合流し更に分
割された後、反対方向に螺旋状に９０°回転する。この
ように回転、剪断、合流、分割が繰返される間に流体は
混合される。なお、静止型混合器３０としては、上記実
施例のように、９０°回転型の羽根体を使用する代わり
に、１８０°回転型の羽根体を使用してもよい。
【００１６】本実施例においては、上述のごとく構成さ
れる静止型混合器３０を、図１に示すように、密閉され
た処理容器３１内にその長手方向を鉛直にして配置す
る。この場合に、容器３１の上部には、気体と液体を導
入するための空間である導入部３１ａが設けられ、容器
３１の下部には、液体が溜まる貯留部３１ｂが設けられ
ている。
【００１７】容器３１の上部の導入部３１ａには、液体
の供給源に接続された配管３２が接続されており、配管
３２には流量調節弁３４が介装されている。また、導入
部３１ａには、気体の供給源に接続された配管３３が接
続されており、この配管３３には流量調節弁３５が介装
されている。これらの液体供給源及び気体供給源から
は、夫々液体及び気体が容器３１内に圧送されてくる。
また、容器３１の上部の導入部３１ａ内には、液体を噴
射するスプレイノズル３７が配設されている。
【００１８】一方、容器３１の下部の貯留部３１ｂに
は、配管３６が接続されており、容器下部に貯留された
液体は配管３６を介して容器外に排出されるようになっ
ている。そして、この配管３６は容器上部のスプレイノ
ズル３７に接続されており、容器底部から排出された液
体が配管３６を介して容器上部のスプレイノズル３７に
供給され、ノズル３７を介して容器３１内に噴射され
る。このようにして、容器３１内の液体は配管３６を介
して再度容器３１内に返戻され、容器３１内の静止型混
合器３０に循環供給される。配管３６にはポンプ３８が
介装されており、更に、流量調節弁３９が介装されてい
る。また、配管３６の途中には、その流量調節弁３９の
上流側から配管４０が分岐されており、この配管４０に
は開閉弁４１が介装されている。
【００１９】次に、このように構成された気液処理装置
の動作について説明する。先ず、弁４１を閉、弁３９を
開にすると共に、弁３４及び３５を所定角度に開いて、
配管３２を介して液体及び気体を所定の割合で容器３１
内に圧送する。そうすると、この液体及び気体は静止型
混合器３０において、撹拌混合され、気体と液体とが十
分に接触して、気体が液体に溶解し、曝気され又は反応
が進行する。
【００２０】そして、容器３１内に貯留された混合流体
は、ポンプ３８により容器３１の上部のスプレイノズル
３７まで供給され、スプレイノズル３７から容器３１内
に噴射される。そうすると、配管３２及び３３から供給
された液体及び気体と、スプレイノズル３７からの混合
流体とが静止型混合器３０を通流して混合される。その
後、容器３１内の気体及び液体がその圧力が大気圧より
も高圧になるまで加圧された後、弁３４及び３５を閉に
し、液体と気体との混合流体を容器３１内に封入する。
そうすると、容器３１内の静止型混合器３０を通流する
流体は、加圧された状態で静止型混合器３０を循環す
る。これにより、液体と気体とが十分に接触し、気体が
液体中に溶解し、曝気され又は反応が進行する。
【００２１】その後、混合接触処理後の流体は、弁３９
を閉にした後、弁４１を開にして、容器３１から配管４
０を介して排出する。
【００２２】図５は本発明の第２実施例を示す模式図で
ある。容器４２内において、複数個の静止型混合器３０
がそれらの間に静止型混合器のケーシングと同一径の筒
状をなすスペーサ４３を配置して連結されている。そし
て、容器４２と静止型混合器３０及びスペーサ４３との
間に流体が通流する間隙が設けられていて、容器４２と
静止型混合器３０及びスペーサ４３とは２重管構造を有
する。また、スペーサ４３には流体が通過する孔４３ａ
が設けられており、前記間隙からスペーサ４３内に流体
が孔４３ａを介して流入することができる。容器４２の
底部には、気液の混合流体が溜まり、この混合流体はポ
ンプ３８を介して容器上部に配置されたスプレイノズル
３７に返戻される。
【００２３】このように構成された気液処理装置におい
ては、液体がスプレイノズル３７から最上段の静止型混
合器３０内に噴射され、容器４２の頭部から容器内に導
入された気体と静止型混合器内で混合され、接触して、
処理される。この混合流体はスペーサ４３においても、
スペーサ４３内に孔４３ａを介して進入する気体と混合
され、更に下方の静止型混合器３０に導入される。
【００２４】本実施例においても、気体と液体との接触
処理は、大気よりも圧力が高い加圧下で行われ、その接
触効率が極めて高い。また、流体は静止型混合器３０を
循環供給されるため、気体の溶解又は気体と液体との反
応が十分に進行する。
【００２５】図６は本発明の第３実施例を示す模式図で
ある。容器５０内に液体が供給されて貯留されており、
静止型混合器３０は流体通流方向を鉛直にし、容器５０
内の液体中にその下半部を浸漬して配置されている。そ
して、この静止型混合器３０の上部には静止型混合器３
０内に気体を導入するための導入部５１が設けられてお
り、この導入部５１内には液体を循環供給するためのス
プレイノズル３７が配置されている。また、静止型混合
器３０の容器５０内の流体中に浸漬された部分の外周部
には、螺旋状の羽根が嵌合されていて、この螺旋状羽根
により静止型混合器５３が構成されている。
【００２６】このように構成された気液処理装置におい
ては、容器５０内に液体が供給され、この液体はポンプ
３８により導入部５１内に汲み上げられる。液体はスプ
レイノズル３７を介して導入部５１内に噴射され、導入
部５１に圧送された空気と共に静止型混合器３０内に供
給される。液体と気体とは静止型混合器３０内を下方に
通流して混合される。この混合流体は静止型混合器３０
の下端から容器５０内に入り、上昇する過程で静止型混
合器５３を通流して更に混合される。本実施例において
は、容器５０内の流体の湯面は常に静止型混合器３０の
下端よりも上方に位置するように、気体の導入部５１へ
の供給圧力が調節されているので、静止型混合器３０内
の流体湯面よりも下方に位置する部分では流体は大気圧
よりも高い圧力を受けている。このため、本実施例にお
いも、流体は高効率で混合される。
【００２７】図７は本発明の第４実施例を示す模式図で
ある。容器６０内に静止型混合器３０が配置されてお
り、この静止型混合器３０の上部には導入部６２が設け
られている。そして、この導入部５２の下半部及び静止
型混合器３０は容器６１により囲まれており、この容器
６１は容器６０内で容器６０と静止型混合器３０との間
に介在するように配置されている。容器６１には複数個
の孔６３が設けられており、容器６１内の流体はこの孔
６３を介してその外部に排出される。一方、容器６０内
の流体の湯面が静止型混合器３０よりも上方に位置する
ように、液体及び気体の供給圧力が選定される。
【００２８】このように構成された気液処理装置におい
ては、液体及び気体はいずれも導入部６２に供給され、
静止型混合器３０により混合された後、容器６１内に排
出される。更に、この流体は孔６３を介して容器６０内
に排出され、その後、ポンプ３８により静止型混合器３
０の上部のスプレイノズル３７から導入部６２内に再度
供給される。このようにして、流体は静止型混合器３０
に循環供給される。また、静止型混合器３０は容器６
０、６１内の流体の湯面よりも下方にあるから、静止型
混合器３０内の流体はこの静水圧差に基づく圧力を受け
ている。従って、本実施例においても、流体の気液接触
効率は高い。
【００２９】図８は本発明の第５実施例を示す模式図で
ある。この第５実施例は本願第２発明の実施例であり、
図１に示す第１実施例の気液処理装置が複数個並列に配
置されたものである。密閉容器７０内に３個の静止型混
合器３０がその下半部を挿入して配置されている。この
容器７０内には流体が貯留されており、各静止型混合器
間には、容器底板に立設され流体湯面より低い仕切板と
容器頭板から垂下され流体湯面より深く浸漬された仕切
板とからなる仕切部材７１が配置されている。また、静
止型混合器３０の上部には気体の導入部３１が設けられ
ている。容器７１の一端部に配置された静止型混合器３
０の導入部３１には外部から液体を導入部３１内に導入
する配管３２と、気体を導入部３１内に導入する配管３
３とが接続されている。また、容器７０の他端部に配置
された静止型混合器３０が設けられた部屋には、気体を
排出する排気管７３と、液体を排出する排液管７４とが
接続されている。そして、仕切部材７１により仕切られ
た各部屋において、流体は配管３６を介してポンプ３８
により各部屋の静止型混合器３０の導入部３１に設けら
れたスプレイノズル３７に供給され、静止型混合器３０
内に循環供給される。
【００３０】このように構成された気液処理装置におい
ては、先ず、図示例の左端部に設けられた静止型混合器
３０の導入部３１内に配管３２、３３を介して液体及び
気体を導入する。そうすると、液体及び気体はこの静止
型混合器３０内で混合され、その後、容器７０内に排出
される。この配管３２、３３を介して導入される液体及
び気体の圧力は容器７０内の流体湯面が図示のように容
器７０内の比較的高い位置に位置し、静止型混合器３０
が流体内に十分浸漬されるように決められる。
【００３１】容器７０内において、液体は仕切部材７１
を超えて隣接する部屋に流動するが、各部屋内の気体は
部屋の上部空間から隣接する部屋に配置された静止型混
合器３０の導入部３１に配管７５を介して供給される。
各部屋においては、液体は配管３６を介してポンプ３８
により静止型混合器３０に循環供給される。
【００３２】このようにして、十分に液体と接触して処
理を終了した気体は容器７０から配管７３を介して排出
され、液体は配管７４を介して排出される。本実施例に
おいては、各静止型混合器内で液体と気体とは混合接触
し、気体は各静止型混合器を順次移動して各部屋で液体
との接触が図られる。このため、気体と液体との接触効
率は極めて高い。
【００３３】なお、上述の第１実施例（図１乃至５）、
第２実施例（図５）は、水溶液中の窒素化合物の除去装
置として有効である。また、上下水中のアンモニア性窒
素を除去する装置、排水中の揮発性物質を放散する装置
としても有効である。更に、本実施例は、塩素ガスの注
入・添加装置又は酸素ガスの溶解装置としても有益であ
る。
【００３４】また、第３実施例（図６）、第４実施例
（図７）は、上下水及び産業排水をオゾンで処理する装
置として適用することができる。更に、図８に示す第５
実施例は、連続式曝気装置又は活性汚泥法による排水処
理装置として有益である。更にまた、オゾンガスによる
水処理装置、活性汚泥法による排水処理装置としても有
益である。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
静止型混合器内で液体と気体とは加圧状態で混合される
ので、その接触効率が高く反応効率が高いと共に、製造
コストが低いという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す模式図である。
【図２】９０°回転型のミキシングエレメントの斜視図
である。
【図３】９０°回転型のミキシングエレメントの斜視図
である。
【図４】このミキシングエレメントを使用した静止型混
合器の側面図である
【図５】本発明の第２実施例を示す模式図である。
【図６】本発明の第３実施例を示す模式図である。
【図７】本発明の第４実施例を示す模式図である。
【図８】本発明の第５実施例を示す模式図である。
【符号の説明】
１、２：ミキシングエレメント ３、４：羽根 ７、１４：開口部 ３０、５３：静止型混合器 ３１、４２、５０、６１、６３、７０：容器 ３１ａ、５１、６２：導入部 ３８：ポンプ ４３：スペーサ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 長手方向を実質的に垂直にして配置され
    た１又は複数個の静止型混合器と、前記通路管内に液体
    を供給する液体供給手段と、前記通路管内に気体を供給
    する気体供給手段と、を有し、前記流体は前記静止型混
    合器内で大気圧よりも高い加圧状態にされることを特徴
    とする気液処理装置。
  2. 【請求項２】 前記静止型混合器の底部から流体をその
    上部に返戻して前記流体を循環させる循環手段を有する
    ことを特徴とする請求項１に記載の気液処理装置。
  3. 【請求項３】 前記静止型混合器は、流体が通流する通
    路管とこの通路管内に配設され通路管中心部が欠落した
    螺旋状の羽根体とを有することを特徴とする請求項１又
    は２に記載の気液処理装置。
  4. 【請求項４】 長手方向を実質的に垂直にして並列に配
    置された複数個の静止型混合器と、流体を貯留し前記各
    静止型混合器の少なくとも一部が前記流体内に浸漬され
    るように前記静止型混合器を配置する容器と、前記容器
    内を各静止型混合器毎に液体は通過可能に気体は通過し
    ないように仕切る仕切部材と、この仕切部材に仕切られ
    た前記容器内の各部屋の気体空間と隣接する静止型混合
    器の気体導入部とを接続する配管と、を有し、前記流体
    は前記静止型混合器内で大気圧よりも高い加圧状態にさ
    れることを特徴とする気液処理装置。
  5. 【請求項５】 前記容器の各部屋において流体を静止型
    混合器の上部に返戻して前記流体を循環させる循環手段
    を有することを特徴とする請求項４に記載の気液処理装
    置。
  6. 【請求項６】 前記静止型混合器は、流体が通流する通
    路管とこの通路管内に配設され通路管中心部が欠落した
    螺旋状の羽根体とを有することを特徴とする請求項４又
    は５に記載の気液処理装置。
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