JPS6320579B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液体中に浮遊する除去されるべき粒子
を気泡の付着により液体より軽くなるようにして
浮揚性にする方法及び装置に関する。

これは特に、液体とわずかに異なる特有の重さ
を持つ浮遊成分、及び（あるいは）摩擦力により
分離がかなり遅れるような浮遊成分に好都合であ
り、液体より重い粒子の場合でもこの方法で分離
方向は反対になり得る。

液体、一般に浄化された搬送液体が気体、特に
空気の加圧下で飽和されて処理されるべき液体中
に導入される直前に放圧状態にされると、大量の
気泡が発生されて少なくともその一部が液体中に
浮遊している粒子に付着する。これらの粒子はそ
の後搬送液よりかなり軽くなり、液体から浮力に
より分離される。

しかし、気泡の付着は気泡が浮力を与えられる
べき粒子に比して大きくなるにつれて困難が生ず
る。すなわち、これらの粒子は発生される時既に
寸法が様々であり、この寸法の変化量はこれらの
泡がより大きな泡を形成するように合体して一層
増加し、これにより泡の浮揚効果に制限が生ずる
ことによる。

本発明は目的はこのような気泡により得られる
浮揚効果を向上させることにあり、処理されるべ
き一次液に、該一次液の圧力及び温度にて気体で
飽和されている二次液を導入する方法であり、二
次液の導入は少なくとも二つの連続する段階で行
なわれ、これにより一次液中の気体溶解濃度は引
続く二次液の導入により増加して最も効果的な小
さな気泡の発生が達成される。

処理されるべき液体は一般に気体特に空気で準
飽和あるいは最大に飽和され、そのため気泡を導
入すると最初に液体中の気体溶解濃度は、気泡の
圧力にほぼ一致する液体中の気体圧まで増加し、
それ以後のみ十分な気泡の発生が得られる。同時
に気体を導入すると圧力差により小さな気泡の発
生は十分に得られないと思われる。もし、気体が
連続的な段階で導入されれば、広範にわたる液体
の飽和が得られ、次のステツプにおいて浮力を与
えるのに好適な十分大量の気泡が得られる。

特に、この気体の段階的な導入は、ダクトある
いは配管により分離装置に連続的に供給される液
体に対し、ダクトあるいは配管における液体の流
れに関して相互に間隔をおいた連続的な複数位置
で行なわれる。

もし、液体に分離を促進する添加物が加えられ
るのであれば、これは気体導入と同時に行なわ
れ、被処理液中のこの物質はより良い効果をもた
らす。

本発明は、更に以上のような方法を実施する装
置にも及び、以下に本発明の実施例を図面を参照
しながら説明する。

第１図は本発明の実施例の概略的な平面図であ
り、第２図はその線−による断面図である。

本発明による方法及び装置を説明する前にこれ
らの概要について説明する。

本発明は大きな気泡は小さな気泡と異なつた作
用をするという観点にもとづいている。液体に関
して気泡の内圧は気泡を囲んでいる液体境界層の
表面張力によつている。更に、この圧力は泡から
液体への気体の変化に重要であり、勿論、液体中
に溶解した気体濃度にも重要である。一般的に、
この圧力の差はｒを検討中の気泡の半径とする
と、１／ｒに比例する。泡の表面積はr²に、体積は r³にそれぞれ比例する。周囲の液体に対する気体
の拡散は圧力の差と表面積とに比例するので、泡
の体積に関係した拡散による気体の損失は最初の
近似では（１／ｒ）・r²／r³＝１／r²に比例する。これ
は小 さな泡は大きなものより比較的速く溶解すること
を意味している。更に、二つの気泡の衝突の確率
及びこれらの大きな泡への合体は、少なくともr²
に比例し、その確率は小さな泡に対するよりも大
きな泡に対してのほうが実質上大きい。

その結果、最初にかなり均一な泡寸法の分布が
存在すれば、小さな泡は溶解によつてすぐに消滅
し、大量の大きな泡が合体により増加する。その
上、液体中の気体溶解濃度が増加するので、大き
な泡は液体から再び気体を取り込み、特に以後の
泡の周囲には一定の濃度変化度が与えられる。

一方、小さな泡は大きな泡より容易に浮遊粒子
に付着する。泡及び浮遊粒子が既定の寸法分布状
態で運転が始まると、概定の滞留時間での付着確
率の概算が与えられる。しかしながら、これは小
さな気泡の短い存在時間により阻害され、結局、
付着に適した時間は制約を受ける。既に粒子に付
着した泡もまた溶解により再び消滅し、その後浮
揚効果を失なう。

さて、本発明は、部分的な段階による空気導入
の分割により、大量の活性空気泡を増加させるこ
とができるという観点にもとづいており、これに
より、 反復した空気導入により小さな気泡が再び発
生され、少しは浮遊粒子への付着に役立つ。

気泡導入後、液体の気体成分が増加するの
で、引続き小さな泡は短時間で消滅することな
く液体中に残留することができる。

勿論、気泡で時々容器内の液体を処理すること
が可能であり、そのためには、上述した気化ステ
ツプは適当な時間間隔に配分される。けれども、
連続的な処理、例えば分離装置の入口側での連続
的な処理の場合これは好ましいことでは無く、気
体の段階的な導入は分離装置に向かう供給ダクト
あるいは配管に付加的な注入部を設けることによ
り行なうのが好ましく、この場合注入部は流れに
対して相互に間隔をおいて配置される。

第１図及び第２図は、本発明による装置を概略
的に示す。

この装置は、水平板に対してある角度をなして
配置されている周知のプレート分離器２を有する
液槽１より成る。液槽１は隔壁３により供給チヤ
ンバ４と出口チヤンバ５とに分割され、プレート
分離器２の傾斜上面上方における供給チヤンバ４
の部分６は三角形の横断面を有している。液槽１
の一方には、溢水せき７が設置され、浮遊層８は
せき７を越えて後部で排出ダクト１０に通じてい
る排出トラフ９へ流れ落ちる。必要とあらば、浮
遊層８をせき７へ移動させるためにすくい手段
（skimmer）等を用いても良い。一方、出口チヤ
ンバ５には液槽１の液位を決めるせき１１が設置
され、このせき１１には処理された液体用の出口
トラフ１２及び出口ダクト１３が続く。

空間６の最深部近傍に液体供給管１４が配置さ
れ、この供給管１４には連続的なあるいは断続し
た流出溝１５が設けられている。液槽１の外側で
は供給管１４は液体供給ダクト１６に接続し、ま
た供給ノズル１７が供給管１４に延びており、更
にノズル１７はリリーフ弁１８を介して図示され
ていないポンプに接続されている気体で飽和され
た液体を含む圧力管１９に接続され、これによつ
て一定圧にされた気体、特に空気が液体に供給さ
れる。このようにして、気体で飽和された液体の
急激な圧力除去により、ダクト１６を通して供給
された液体中に大量の気泡が発生され、これらの
気泡は液体中に浮遊している粒子に付着し、その
後これらの粒子は浮遊層８に浮上する。続いて、
液体は分離器２を通つて流れて残留している軽い
粒子及び気泡が分離され、また残存する可能性の
ある重い粒子は沈殿してフアンネル２４に集めら
れる。清澄液はせき１１を越えて流れ落ちて出口
ダクト１３に流れる。

分離効果は、ダクト１６の複数箇所へ圧力管１
９に接続されている付加的な注入ノズル２０及び
リリーフ弁２１とを設けることにより、かなり改
善できる。したがつて、リリーフ弁１８は、ノズ
ル２０により導入された量にしたがつてノズル１
７により導入される一定に、圧縮された液体の量
を減ずることができるようにより制限して調整さ
れる。付加的なノズル２０間の距離は、ダクト１
６における液体の流速を考慮に入れて、液体中に
気体が溶解するための十分な時間ができるように
選定され、これにより気体の飽和度が改善され
る。

気泡の浮揚効果の試験結果として、例えば浮遊
粒子に付着した気体量と供給気体の総量との比が
この方法により改善され、これにより実質上少量
の圧縮液体を使用するだけで良い。これは実質的
な省エネルギーにつながり、その上圧縮ポンプも
コスト低減化に通じる小型のもので良い。

ダクト１６には、しばしばくびれ２２が設けら
れ、浮力促進剤、例えばポリエレクトロライトを
導入するための供給部２３がダクト１６における
くびれ２２の上流側に開口している。リリーフ弁
１７′を持つ付加的な気体注入ノズル１６′が供給
部２３に設置されれば、かなり良好な効果が得ら
れる。もし、このように供給された物質が表面張
力の低下を誘発すると、気泡の過剰圧は低くなり
そのため気泡の溶解度は減ぜられる。これは気泡
の分離効果上特に有益な効果をもたらす。

別な利点はリリーフ弁１８にあり、気体で飽和
された比較的大量の液体が通過するように設計さ
れ、現在の装置の中で本発明の方法を用いると実
質上小さくすることができる。

本発明は上述した実施例に限定されるものでは
ないことは明らかであり、例えばプレート分離器
２の使用が要求されないのであれば、気泡だけで
も除去されるべき成分に対する十分な浮力が得ら
れる。更に、付加物質の供給は他の位置、例えば
液槽１自体で行なわれても良い。

時にはダクト１６の少なくとも一部に開溝を設
けることも有利である。その利点は、ノズル２０
によつて導入された圧縮液体の効果を直接見るこ
とができ、リリーフ弁２１の調整が容易になる。
更に、本発明の範囲内で他の様々な変更が可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による装置の一実施例の平面
図、第２図はその線−による断面図である。 図中、１は液槽、２はプレート分離器、４は供
給チヤンバ、５は出口チヤンバ、１４は液体供給
管、１６は液体供給ダクト、１７，２０はノズ
ル、１８，２１はリリーフ弁、２３は添加剤供給
部、２４はフアンネル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 液体中に浮遊する粒子に気泡を付着させるこ
   とにより浮揚性にする方法であつて、処理される
   べき第１の液体へ、高圧下で気体を溶解させるこ
   とにより気体が過飽和状態にされた第２の液体を
   ２つの段階を経て導入し、第１の段階は前記第２
   の液体を前記第１の液体へ気泡が生じないように
   ゆるやかな放圧状態にして導入する工程を含み、
   第２の段階は前記第１の段階に続いて前記第２の
   液体を前記第１の液体へ気泡の発生を伴なうよう
   に急激な放圧状態にして導入する工程を含み、こ
   れにより前記第２の段階で最も効果的な小さな気
   泡群の発生がもたらされることを特徴とする、気
   泡により液体中に浮遊する粒子を浮揚性にする方
   法。 ２ 処理されるべき第１の液体はダクトあるいは
   配管により分離装置に導かれて浮遊成分が浮揚性
   にされ、第２の液体の導入は前記ダクトあるいは
   配管の少なくとも一部における液流に関して相互
   に間隔をおいた連続的な複数位置で行なわれるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方
   法。 ３ 分離を促進する添加物が第１の液体に加えら
   れ、この添加物の供給と共に第２の液体も加えら
   れることを特徴とする特許請求の範囲第１項ある
   いは第２項記載の方法。 ４ 処理されるべき第１の液体を含んでいる室
   と、気体が過飽和状態にされた第２の液体を前記
   室に導入する手段とから成り、該導入手段は、加
   圧状態で気体が溶解された液体の供給源と接続さ
   れるリリーフ弁との組合せによる第１及び第２の
   注入ノズル群から成り、第１の注入ノズル群は前
   記第２の液体を前記第１の液体へ気泡が生じない
   ようにゆるやかな放圧状態にして導入するもので
   あり、前記第２の注入ノズル群は前記第１の注入
   ノズル群の直後に設けられて前記第２の液体を前
   記第１の液体へ気泡の発生を伴なうように急激な
   放圧状態にして導入するものであることを特徴と
   する、気泡により液体中に浮遊する粒子を浮揚性
   にする装置。 ５ 第１の液体を収容するための室は、供給ダク
   トあるいは配管とこれらに接続された浮揚性を与
   える室とから成り、前記第１及び第２の注入ノズ
   ル群は少なくとも一部が前記ダクトあるいは配管
   に開口していることを特徴とする特許請求の範囲
   第４項記載の装置。 ６ 浮力を促進する物質のための付加的な供給部
   が設けられ、この供給部には第２の液体を供給す
   るための付加的なノズルが設置されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第４項あるいは５項記
   載の装置。