JPS60222138A - 液中のガス溶解 - Google Patents

液中のガス溶解

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JPS60222138A
JPS60222138A JP60010703A JP1070385A JPS60222138A JP S60222138 A JPS60222138 A JP S60222138A JP 60010703 A JP60010703 A JP 60010703A JP 1070385 A JP1070385 A JP 1070385A JP S60222138 A JPS60222138 A JP S60222138A
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gas
flow
conduit
speed
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液中でガスｌ解する方法と装置に関するもので
ある。本発明は特に、限定するつもりでないが、水性あ
るいは非水性の液体の中の構成分の一つとして酸素また
は酸素を含むガス混合物に関するものである。
出願人らの英国特許明細書Ａ１４５．５５６７は液体処
理方法を開示しており、それは、液体の流れを取り、そ
の流れを加圧し、この加圧流の中へ処理ガスを導入して
ガスのいくらかがその中に溶解するようにし、溶解およ
び未溶解ガスを含む流れを液体のある容積の中へ乱流条
件下で導入して、未溶解ガスが液体のその容積の中で溶
解するかあるいは消費されるかのいずれかである微小気
泡の形で液体の容積の中に入るようにする、諸段階を含
む。
前記の英国！特許明細書に記載の方法は、廃水中に酸素
を溶解して下水処理を改善するようにする手段として特
に、技術的および商業的に成功してきた。出願人らは、
この成功が少くとも一部はその方法が同じ動力消費で以
て操作される従来法よりはるかに多くのガスを液体本体
中に保持することを可能にするという事実に基づくもの
と考えている。この流れをガス気泡の運搬体として使用
することによって、流れの中で運ばれるガス量が平衡時
に十分飽和した液体を生成させるのに必要とする理論量
へ限定されるだけである場合よりも著しく多量のガスを
、その流れの中で液体の主容積の中へ渾びこみかつ液体
のその容積を加圧することなくその中に溶解させること
ができる。この結″゛果は、その流れを液体主容積中へ
大きい静水圧ヘッド下の位置で導入することを必要とす
ることなく得ることができる。
それにもかかわらず出願人らは出願人らの英国特許明細
書扁１４５５５６７に記載の方法と装置の効率の改善を
め続けてきたが、この目的達成のためのこのような方法
と装置を提供することが本発明の目的である。
従って、液中にガスを溶解する方法が提供されるのであ
り、その方法は、液体の流れを加圧し、ガスをこの加圧
流の中へ導入し、その中にガスのいくらかを溶解しそし
てガス−液体混合物中の音速よりも少ない速度で移動す
るガス−液体混合物を形成し、そのガス混合物の流れを
超音波速度またはそれ以上まで加速し、その流れの中に
おいてガス気泡の大きさを減少させるに十分な衝撃波を
生じさせ、それによってその液体中の小さいガス気泡の
分散体を形成し、その流れの速度を音速以下にまで減少
させ、この流を液体中のガス気泡の分散体としてこの流
れが受けている圧力よりも実質的に低い圧力にある液体
のある容積の中の少くとも１つの出口へ輸送し、そのガ
ス気泡の大きさをさらに減少させるのに効果的な第二の
衝撃波を生じさせるようにその出口近くの流れを加速し
そして、その流れを上記出口を通して液体のその容積の
中へ導入することからなる。
本発明は−また液中にガス全溶解する装置を提供するも
のであり、その装置は、液体の流れを加圧スル手段（例
えばポンプ）、ガスが中に溶解されるべき液のある容４
＊ヲ保持する槽、加圧手段の出口を少くとも一つのノズ
ル（あるいは類似物）と連通して置いて加圧液体の流れ
を液体のその容積の中へ導入する導管、前記導管中の第
１の制限部材、その制限部材の上流の導管中にガスを導
入する手段、それによって操作中ガス−流体混合物の流
れはその混合物中の音速以下の速度でその制限部材の中
に流れることができるが、しかし音速度以上まで加速さ
れることができ、その流れがその制限部材を通過するに
つれて衝撃波を受け、その流れは第１の制限部材を通逼
後音速以下の速度までもどり、そしてその液体−ガス混
合物を再び超音波速度まで加速させるためのそのノズル
に関連した第二の制限部材、そしてそのためその流れが
ノズルを去るにつれて第二の衝撃波を受けることからな
る。
本発明に従ってその液体中のガスの混合物に２回の衝撃
波（酸素水系の場合５０フィート／秒）を加えることに
よってその液体中へのガスの溶解が容易（でなることが
発見される。その第１の衝撃波は非常に容易に溶解する
細かい気泡にまで比較的粗い気泡を破壊するのを助ける
。それがため他の方法よりも導管中を流れるその流れの
中に多くのガスが溶解することが可能である。
その第１の制限は、その導管の比較的下流位置における
流れから比較的上流位置まで分離されたガスをもどすた
めに使用されるベンチュリによってもたらされることが
好ましい。
本発明による方法と装置は付属図面を参照して例として
ここで記述される。図において、第１図は生化学的酸素
必要量をもつ水に酸素を吹込む装置を描くものであり、
第２図は第１図に示す装置の部分を形成する散布ノミイ
ブの端末図である。
付属図面の第１図も・よび第２図を参照すると、上方開
放タンク２は生化学的酸素必要量をもつ廃水のある容積
４を含む。その底に近く、タンク２は管８と連通する出
口６をもち、管８はそこを流れて通る液体を加圧するよ
う適合させたポンプ１０の入口端において終る。ポンプ
１０の出口は長くのびた導管１２と連通し、これは液体
の容積４の中で底およびそれの側面に近い領域において
配置した散布パイプ１４の中で終っている。パイプ１４
は出口孔１６の複数個をもち、これらはタンクのもう一
つの側の方へ而している。パイプ１４の代りに、単独の
出口ノズルを用いてもよい。
酸素供給管１８は導管１６中でそれのポンプ１０の出口
に近くかつ下流の領域において終る。
酸素は管１８から導管１２を通って流れる流れの中へ導
入される。酸素は代表的には源（図示せず）から加圧流
の中へ酸素を入らせるのに十分々昇圧で供給される。こ
の源は圧縮ガス状酸素のボン家あるいは真空断熱の液体
酸素蒸発器の一つまたは一つ以上であってよい。管１８
と導管１２との結合部の下流でスロート２０をもつベン
チュリー２０がある。導管２６ははンチュリー２０のス
ロート２２の中の一端と、導管１２の壁の中で導管１２
の下流領域において・ξイブ１４に近く形成される出口
開口２４の中の他端と、におビて終っている。操作にあ
たっては、ベンチュリー２０を通る液体の流れはスロー
ト２２においてその静圧の低下をおこし、液体から遊離
しかつ導管２６に入るガスが導管２６に沿ってベンチュ
リー２０の方向に引かれかつ（ンチュリー２０を通って
流れる液体の中へ導入されるようになる。代表的には、
液体の流れから遊離し導管２６に入るのはより大きいガ
ス気泡である。このようにして、溶解効率が増加する。
フロー制御弁２８が管２６の中に置かれ、ガスが開口２
４からはンチュリー２０へ循環される速度を調節するよ
う手動で調節できる。
代表的には、循環速度はガスが導管１２の中へ管１８か
ら導入される速度の２０係から６０係であるよう選ばれ
る。
第１図に示す装置の運転を開始するためには、ポンプ１
０を始動させ、それがタンク２から水の流れを引き出す
。ポンプ１０はその中を通る液体の圧力を２から４絶対
気圧の範囲の圧力へ上げることができる種類のものであ
る。酸素を次に管１８からポンプ１（ｌ出て導管１２中
を流れる加圧流の中へ導入する。酸素は導管１２中の支
配圧力下で溶解酸素で液体を飽和させるのに必要である
平衡値をこえる２倍から１０倍の速度で添加することが
好ましい。従って、流れ１２の中へ導管１８を通して導
入される酸素の大部分は未溶解のままで残り、水中の比
較的粗い酸素気泡の分散液が管１８と導管１２との接合
部のすぐ下流において形成する。導管１２のこの領域に
おける流れの速度は分散体中の音速よりも低くただしガ
ス気泡を乱流によって分散状に保つのに十分であるよう
に調節される。速度が低すぎると淀んだ流れあるいは層
流がつくり出され、このような条件は避けねばならない
ことを出願人らは発見した。それ以下では淀んた流れが
おこる限界値はいずれの特定装置についても経験的に決
定することができ、存在する気泡の寸法範囲に関係する
。一般的には、この限界値は約２ｍ／秒より低くない。
ベンチュリー２０の上流端とスロート２２との間の領域
においては、液中ガス分散体の流れの速度は分散体中で
音速をこえる値に達する。従って、衝撃波がベンチュリ
ー２０の上記領域内でつくり出される。
その結果、酸素の比較的粗い気泡はその衝撃波から生ず
る乱流によってより小さいあるいはよシ微小の気泡に剪
断される。これは水中で酸素がさらに少量溶解するのを
助ける。インチユリ−２０のスロート２２中を通過した
のち、加圧流はベンチュリーが広がるにつれて、流れの
中で気泡を分散状に維持するのになおも十分である音速
以下の速度へ戻るまで減速される。流は導管１２に沿っ
て流動するので酸素気泡がさらに水中で徐々に溶解する
。導管１２の長さは導管に沿っておこる圧力降下を考慮
して流れの中でガスの最適量を溶解するよう運ばれる。
流れは散布パイプ１４の孔を通過するのでそれは分散体
中の音速をこえた速度へもう一度加速される。従って、
第二の衝撃波がつくられ、この衝撃波は流れが水の主体
容積４の中に入りそれと混合するときに多数のきわめて
小さい酸素気泡をつくり出すのに有効である。孔１６は
各々代表的には５０ｍｍあるいはそれ以上の範囲にある
直径をもつ。水中の酸素気泡分散体は各々（Ｄ孔１６’
に放射ジェットの形で出る。残留酸素の大部分が、タン
ク２中で液体表面から実質的量の酸素が未溶解で排出さ
れることなしに液体の主体容積の中に溶けるかあるいは
それによって消費されるのは、水の主体容積４に入る気
泡の寸法および孔１６を通して液体の流れを散布するこ
とによってその中につくり出される乱流とである。（流
れの加圧は、流れの中で未溶解酸素と平衡で保持できる
溶解酸素量を増し、そしてまた分散体中で運ばれるガス
気泡の溶解を助けるのに利用される流れ中の運動エネル
ギーもつくり出すことが理解できる。）代表的には、液
体の主要本体に入るガス気泡の寸法は０．０１から０．
１５　ｍｍの範囲にある。
酸素を流れの中へはンチュリー２０のスロート２２にお
いてではなく導管１８を通じて導入することにより、水
中の酸素気泡分散体の速度が超音速に達するときにつく
り出される衝撃波が利用される。酸素がすべてベンチュ
リー２０のスロート２２を通して加圧流中に導入された
場合には、衝撃波は上流で生成されない。
流れは出口開口２４が位置している導管１２に沿って流
動するので、液体が直線で流動する傾向が存在し、一方
、比較的少ない運動量のガスは液体から遊離しく特に、
大気泡）そして導管１２の側面において導管２６の入口
の中へ流動する傾向がある。このように、分散体からの
ガスのいくらかの遊離が存在する。代表的には、ガスは
それと一緒にガス中に随伴する液体の少量あるいは実質
的でない量を運ぶ。ベンチュリー２０によってつくシ出
される吸引力はこのガスを導管２６の中へ、従ってベン
チュリーのスロート２０の中へ引込むのに有効である。
弁２８はこのようにして循環される酸素の量を管１８全
通して導管１２の中へ導入される量の２０〜６０％へ制
限するように設定される。はンチュリー２０の出口と出
口２４が置かれている導管１２の部分との間の導管１２
のその長さの中で流れ中の未溶解酸素気泡の割合をその
ように増すことによって、流れ中で酸素を溶解させる駆
動力が増し、従って酸素溶解の総括的動力効率を増すこ
とができる。最適効率のためには、そのような酸素が循
環されない場合よりも短かい長さの、ベンチュリー２０
と出口２４との間の導管を使用することが可能であるか
もしれない。あるいはまた、同じ量の酸素はポンプ１０
中でよシ低い操作圧において溶解させることができる。
代表的には、ポンプ１０を操作するのに必要とされる電
力の５％から１０係またはそれ以上の程度が節約される
かもしれない。
必要ならば、管１８と導管１２の間の接合は上記導管１
２に外接しかつそれと例えば導管壁中の孔を通じて連通
ずる環状室（図示せず）から成り立つことができる。類
似の配置買は管２６からベンチュリーのスロートの中ヘ
ガスを導入するのに使用できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は生化学的酸素要求量をもつ水へ酸素を含ませる
ための装置を図解する模型的線図であり、第２図は第１
図に示す装置の部分を形成する散布パイプの端末図であ
る。 図面の浄書（内容に変更なし） ＦＩＧ、　７゜ ＦＩＧ、　２゜ 手続補正書 昭和〆Ｏ年２月２２１ 、発明の名称 遁オｑ力゛ス専絣 ６、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所 溶性　ヴ、ビ４−ン一・グｌレーア°・ｅ−ＺＩＶ”／
１５、補正の対象

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １　液体の流れを加圧し、ガスをこの加圧流の中へ導入
    し、その中にガスのいくらかを溶解し、そしてガス−液
    体混合物中の音速よりも少ない速度で移動するガス−液
    体混合物を形成し、そのガス混合物の流れを音速度捷た
    はそれ以上まで加速し、その流れの中においてガス気泡
    の大きさを減少させるに十分な衝撃波を生じさせ、それ
    によってその液体中の小さいガス気泡の分散体を形成し
    、その流れの速度を音速以下に壕で減少させ、この流を
    液体中のガス気泡の分散体としてこの流れが受けている
    圧力よりも実質的に低い圧力にある液体のある容積の中
    の少くとも１つの出口へ輸送し、そのガス気泡の太き１
    ｉｌ−さらに減少させるのに効果的な第二の衝撃波を生
    じさせるようにその出口近くの流れを加速しそして、そ
    の流れを上記出口を通して液体のその容積の中へ導入す
    ることからなる゛液体中にガスを溶解させる方法。 ２　液体の流れを加圧する手段、ガスが中に溶解される
    べき液のある容積を保持する槽、加圧手段の出口を少く
    とも一つのノズル（あるいは類似物）と連通して置いて
    加圧液体の流れを液体のその容積の中へ導入する導管、
    前記導管中の第１の制限部材、その制限部材の上流の導
    管中にガスを導入する手段、それによって操作中ガス−
    流体混合物の流れはその混合物中の音速以下の速度でそ
    の制限部材の中に流れることができるが、しかし音速度
    以上まで加速されることができ、その流れがその制限部
    材を通堝するにつれて衝撃波を受け、その流れは第１の
    制限部材全通過後音速以下の速度までもとり、そしてそ
    の液体−ガス混合物を再び音速度以上まで加速させるた
    めのそのノズルに関連した第二の制限部材、そしてその
    ため、その流れがノズルヶ去るにつれて第二の衝撃波ケ
    受けることからなる液体中にガスを溶解させる装置。
JP60010703A 1984-01-24 1985-01-23 液中のガス溶解 Pending JPS60222138A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB8401779 1984-01-24
GB848401779A GB8401779D0 (en) 1984-01-24 1984-01-24 Dissolving gas liquid

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS60222138A true JPS60222138A (ja) 1985-11-06

Family

ID=10555425

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60010703A Pending JPS60222138A (ja) 1984-01-24 1985-01-23 液中のガス溶解

Country Status (7)

Country Link
US (1) US4639340A (ja)
EP (1) EP0152202A3 (ja)
JP (1) JPS60222138A (ja)
KR (1) KR850005287A (ja)
AU (1) AU577824B2 (ja)
GB (2) GB8401779D0 (ja)
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