JPWO2014030197A1 - 流体処理装置および流体処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
従来の技術では、加圧した状態の被処理水から溶存したメタンガスを除去するに当たり、被処理水を減圧化、あるいは常圧にしてから、脱気処理を行う必要があるため、配管を介して供給するためには、再度被処理水を加圧する必要があり、昇圧設備が必要となり、また、ランニングコスト上昇を招くという問題があった。
また、地下水などミネラル分を含む被処理水の場合には、常圧・開放式で脱気処理を行う場合、藻やアオコなどが発生し、衛生面で好ましくない。また、常圧・開放式の脱気装置は、装置が大型化しやすく小規模用途での適用が困難である。
かかる状況下、本発明の目的は、省設置スペースで生産性低下やランニングコスト上昇を極力回避し、効率的に通過する水量に合わせて被処理水から溶存ガスを除去することが可能な流体処理装置および流体処理方法を提供することである。
また、本発明は水を主体とする液体に含まれる溶存ガス(被処理ガス)成分を除去したり、液体中に気体を溶存させたりするなどの用途に適した流体処理装置及び流体処理方法を提供することにある。さらに、本発明の目的は、種々の気体を低減または除去するための新規な流体処理装置または流体処理方法を提供することにある。
気相と液相が共存する密閉された処理槽と、
先端が前記処理槽上部に連結され、前記液体に気体を混合させた混合流体を前記先端から前記処理槽内の前記気相を介して前記液相に連続的に噴射する噴射管と、
前記処理槽に設けられ、前記液相の液体を前記処理槽から連続的に排出する排出口と、
前記処理槽に設けられ、前記気相の気体を前記処理槽から排気する排気口と、
前記混合流体を構成する気体及び液体、前記排出口から排出される液体並びに前記排気口から排出される気体の少なくとも一つの流量を調整することにより前記処理槽内の気相の高さをほぼ一定に維持する流量調整手段とを備え、
前記処理槽は、横置きにされた円筒状の容器であり、前記噴射管は、処理槽の中心軸に沿って所定間隔で配列する複数の噴射部を有し、当該噴射部からの混合流体の噴射方向が処理槽の中心軸に直交するように且つ処理槽の中心軸に向かうように配置されており、
前記噴射管は、噴射された前記混合流体中の気泡が前記処理槽の底部に至るように、前記噴射管から混合流体を噴射させることを特徴とする流体処理装置が提供される。
前記液体に気体を混入して混合流体を形成することと、
前記気相と液相が共存する閉鎖された処理槽の上部に連結された噴射管から、前記混合流体を前記処理槽中の前記気相を介して前記液相に連続的に噴射することと、
前記処理槽の液相の液体を連続的に排出することと、
前記処理槽の気相の気体の排気量を調整することと、
前記混合流体を構成する気体及び液体、前記処理槽から排出される液相の液体並びに前記処理槽から排気される気相の気体の少なくとも一つの流量を調整することにより前記処理槽内の気相の高さをほぼ一定に維持することを含み、
前記処理槽は、横置きにされた円筒状の容器であり、前記噴射管は、処理槽の中心軸に沿って所定間隔で配列する複数の噴射部を有し、
前記噴射部からの前記混合流体が処理槽の中心軸に直交するように且つ処理槽の中心軸に向かうとともに、前記混合流体中の気泡が前記処理槽の底部に至るように、前記噴射管から混合流体を噴射させることを特徴とする流体処理方法が提供される。
本発明の第1実施形態に係る流体処理装置について、図面に基づいて説明する。この流体処理装置は、被処理ガスが溶存した被処理水から被処理ガスを排出させて、除去する液体処理装置の例である。しかし、後述するように本発明の処理装置(第3実施形態)は、液体処理装置に限定されず、被処理ガスを液体を用いて除去する気体処理装置としても機能する。なお、本第1実施形態の液体処理装置では、被処理水を温泉水、被処理ガスをメタンガスとして説明する。
送水装置10は、配水管11からの温泉水を処理ユニット30へ送水管12を介して圧送する送水ポンプである。送水装置10は、温泉水を圧送できれば、様々な送水ポンプが使用できるが、ターボ型ポンプ、容積型ポンプなどとすることができる。
処理ユニット30は、主に、混合器31と、分岐管32と、処理槽33と、排気バルブ34とを備えている。
この混合器31の内部流路31dには、送気装置20からの配管が基端部311に接続されて、空気が圧送される内側管31aが外側管31bと同軸に配置されている。送水装置10からの送水管12が外側管31bの外側面の一部(基端部311)に接続されている。すなわち、混合器31は、外側管31bと内側管31aによる二重管構造に形成されている。
排気バルブ34としては、処理槽33の上部空間S(気相)に溜まった被処理ガスであるメタンガスの流量を制限する流量調整バルブ341と、通常は開放状態であるが、弁内に水が浸入すると内部のフロートが上昇することで閉鎖して水の排出を規制するガスベント342とが設けられている。排気バルブ34は複数設けてよく、例えば、二つの排気バルブを設けて、二つの排気バルブ34を共に開放するか、一方のみ開放するか、あるいは二つとも開放するかによって排出ガス流量や処理槽33内の上記部空間(気相)の圧力を調整してもよい。なお、処理槽33と浴槽Bとの間に昇圧槽を設けて液体処理装置に供給される被処理水と液体処理装置から排出される被処理水の圧力差を調整してもよい。
図1に示すように、まず、送水装置10と送気装置20とを始動する。送水装置10により汲み上がった温泉水が配水管11から送水装置10を介して送水管12へ圧送される。また、送気装置20により取り込まれた空気が内側管31aを介して混合器31へ圧送される。
混合器31では、図2に示すように、送気装置20から内側管31aに圧送された空気が、第1のノズル31cにより噴射される。このときに、送水管12から外側管31bの先端部313に圧送された温泉水に、第1のノズル31cの先端に設けられたディフューザーから噴射された空気が気泡として取り込まれ、温泉水と気泡が混合した混合流体が形成される。混合流体は外側管31b内に拡散される。このとき噴射された空気の一部は温泉水に溶解する。
本発明の第2実施形態に係る液体処理装置について、図面に基づいて説明する。なお、図5から図7において、図1と同じ構成のものは、同符号を付して説明を省略する。
図5から図7に示すように、液体処理装置は、処理ユニット30を3台備えている。それらの処理ユニット30は、上流側から1段目の処理ユニット30、その下流に位置する2段目の処理ユニット30、2段目の処理ユニット30の下流に位置する3段目(最終)の処理ユニット30である。以下、適宜、1段目、2段目、3段目と略称する。
また、送水装置10や送気装置20の流量を計測して流量を調整するため電動弁と圧力調整弁・流量弁とを設ければ、第2実施形態に係る液体処理装置においても、安定した運転を行うことができ、安定した脱気状態を維持できる。
次に、本発明の第2実施形態に係る液体処理装置の変形例を、図8に基づいて説明する。なお、図8においては、図5に示す構成と同じものは同符号を付して説明を省略する。第2実施形態に係る液体処理装置の変形例では、3段目の脱気処理ユニットの排出側と給水側とを循環管路と循環ポンプとで連結することで、3段目の脱気処理ユニットにて温泉水を循環させることを特徴とするものである。
第1及び第2実施形態では、液体を処理する処理装置について説明した。それらの処理装置では、混合流体を構成する液体が処理される対象(被処理液体)であった。しかし、この実施形態の処理装置は、混合流体を構成する気体を処理対象(被処理気体)とする気体処理装置である。図14にそのような気体処理装置の構造を示す。この気体処理装置は、圧縮空気に代えて被処理気体を処理ユニット30に導入し且つ温泉水に代えて水などの液体を送水管12を通じて処理ユニット30に供給する以外は、第1実施形態の処理装置と同様である。例えば、被処理気体としてゴミ処理場や工場などから発生する臭気成分または有害成分を含む被処理気体をポンプ20を通じて圧縮して混合器31に導入する。一方、水(脱臭液または有害成分除去液)を、ポンプ10を通じて混合器31に導入する。混合器31で混合されることで被処理気体は水に多小溶解し、そのような混合流体は、分岐管32を介して複数の支管322(322a〜322d)から円筒状の処理槽33の中心軸に向かうように処理槽33の内部に噴射される。処理槽33の内部には第1実施形態と同様に被処理気体を含む気相が存在しており、気相を介して処理槽の液相に噴射されることで、図3および図4に示したように、噴射された混合流体は、水などの液体の水面に激しく衝突し、処理槽33の内底面まで至り、混合流体ML中の多くの気泡が環流する。この際、被処理気体の水中への溶解が促進される。
図5に示す第2実施形態に係る液体処理装置を用いて温泉水からメタンガスの脱気を行った。なお、分岐管32および処理槽33の材質は、ステンレス(SUS150A)を使用した。分岐管32の本管321は、内径が約5cm、長さが約78cmである。支管322は、内径が約2.5cm、長さが約20cmである。1本目の支管322d(図1参照)は、本管321に、混合器31から約12cm離れたところに設けられ、他の支管322c〜322aは約18cmごとに設けられている。支管322の先端部322xは、処理槽33の内部に約12.5mm突出している。
処理槽33は、内径が約15cm(実測158.4mm)で、長さが約80cmの円筒形であり、端部の上部に約25mmφの排気管33が敷設されており、処理槽33の上部に上部空間Sに連通する。また、混合器31は内側管31aの内径が約1.5cm、外側管31bの内径が約6.5cmである。混合器31の第1のノズル31cには、スプレーイングシステムズジャパン株式会社製のタンクミキシングエダクターを使用した。また、支管322の先端から液相の液面までの距離Lを2.4cmとなるように調整した。なお、分岐管32および処理槽33の寸法は、処理容量などに応じて変更可能である。
ここで、可燃性ガス(メタンガス)濃度を示す「%LEL」とは、可燃性ガスの爆発下限値(メタンガスが爆発し始める濃度。メタンガスの場合は5容量%(50,000ppm)。)を100としたときのガス濃度の割合である。なお、メタンガスの濃度の測定は、接触燃焼式ガスセンサ複合型ガス検知器コスモテクターXP-3118Sを用いて温泉法における可燃性ガス測定方法(ヘッドスペース法)に準拠して行った。
脱気処理では、まず、送気装置10により空気を0.35MPaの圧力で混合器31へ圧送した。また、送水装置20により温泉水を0.26MPaの圧力で、毎分240Lの水量で混合器31へ圧送した。
また、最終の3段目処理水のメタンガス濃度は、前記ヘッドスペース法に準拠し行った結果、3.0%LELであり、目標とするメタンガス濃度は5.0%LEL以下を達成していた。
これからもわかるように、1段目から2段目、2段目から3段目の処理ユニット30の処理槽33で脱気処理が行われることで、段階的に温泉水からメタンガスが脱気され、濃度が低くなっていることがわかる。
実施例2では、実施例1で使用した図5に示す第2実施形態に係る液体処理装置を用いた。そして、福岡県朝倉市原鶴温泉の源泉からの8%LELの温泉水を脱気処理した。まず、送気装置10により空気を風量160m3/h、0.35MPaの圧力で混合器31へ圧送した。また、送水装置20により温泉水を0.11MPaの圧力で、毎分253Lの水量で混合器31へ圧送した。結果、最終の3段目の脱気処理ユニットの処理水のメタンガス濃度は3.7%LELであり、目標とするメタンガス濃度は5.0%LEL以下を達成していた。
実施例3でも、実施例1で使用した図5に示す第2実施形態に係る液体処理装置を用いた。そして、送気装置10により送気する空気の風量を240m3/h、圧力を0.35MPaとし、送水装置20により送水する温泉水の圧力を0.11MPa、流量を毎分253Lとし、空気量にあわせて排気ガス量を調整した。この状態で、実施例1と同様にして原鶴温泉の源泉からの8%LELの温泉水を脱気処理した。最終(3段目)の脱気処理ユニットからの処理水のメタンガス濃度を測定したところ、測定限界である0.1%LEL以下であった。
この実施例4では、図5に示す第2実施形態に係る液体処理装置を用いて水道水を処理した。水道水中の塩素濃度は0.24ppmであり、酸素濃度は11.8ppmであった。送気装置10により空気を0.4MPaの圧力で混合器31へ圧送し、送水装置20により水道水を0.1MPaの圧力で、毎分200Lの水量で混合器31へ圧送した。最終の処理ユニット30からの処理水の塩素濃度は0.00%ppm(測定限界値未満)であり、酸素濃度は15.2ppmであった。この結果からすれば、本発明の液体処理装置を用いることで水中の塩素濃度を低減することができ、また、酸素の溶存量を増加させることができることが分かる。すなわち、本発明の液体処理装置は、温泉原水中のメタンガスや水道水中の塩素のような溶存している特定成分を除去するとともに、別の有益な気体成分を被処理水に溶存させたり、富化させたりすることができる。この実施例4の結果からすれば、本発明の液体処理装置を水道管に接続して用いることで、浄水器として使用したり、アトピー患者などのための入浴水として提供したりすることができる。
実施例5では、図1に示す処理槽33として、内部が観察可能なアクリル製による円柱状の処理槽を作製して、環流の様子を撮影した。その結果を図9,図10に示す。図9および図10に示す写真からも判るように、混合流体中の気泡が、処理槽33の底部まで至っていることが目視で確認できた。このような環流は、処理槽の長手方向でも生じていることがアクリル製による処理槽を使用した試験で明らかとなった。
実施例6では、支管322の先端から液相の液面までの距離Lを変更しながら、槽内で生じる気泡を観察するとともに、処理槽33から排出される温泉水中の酸素濃度を測定した。この結果、距離Lが0cmより大きく、6.3cm以下のときに、すなわち、気相の高さが9.1mm〜71.1mm(処理槽の直径に対して5.1%〜46.8%)のときに、槽内に気泡が多く発生していることが確認できた。また、排水管332から排出された温泉水中の酸素濃度は高かった。距離Lをゼロ、すなわち、槽内を液相だけにしたときには、図9に示す写真のような多量な気泡は観察されなかった。
この実施例では、実施例1で使用した液体処理装置を用いて、送気装置10から送る空気量を変化させることによって処理水中のメタンガスの濃度及び溶存酸素濃度がどのように変化するかについて以下の条件で調査した。被処理水として、福岡県朝倉市原鶴温泉の源泉を用いた。実験時に採取した原泉のメタン濃度は12%LELであった。なお、液体処理装置の処理水の排水側に昇圧槽を取り付けて、被処理水の入力側と出力側の圧力差の調整を行った。送水装置の供給水圧及び供給水量をそれぞれ約0.18MPa及び253L/分とし、送気装置の空気圧を0.26MPaとし、空気流量はいずれの処理槽33も0,20,40,60,80及び100リットルL/分に段階的に変化させた場合の処理水のメタン濃度及び溶存酸素濃度を測定した。昇圧槽の圧力は、0.14MPaとした。二つの排気バルブ34はいずれも開放(全開)とした。また、各空気流量での脱気処理を行っているときの第1段目の処理槽33に形成されている気相の圧力を排気バルブ34に近傍に取り付けた圧力計で測定し、気相の処理槽33内での高さ(幅)を処理槽33のアクリル製の端面を通じて計測した。但し、表中の「気相の高さ」は槽の外径基準で液面までの距離を測定した値を記載してあるので、実際には表の値から槽の肉厚3.4mmを引いた値が気相の高さを表す。なお、酸化還元電位を酸化還元電位計(佐藤商事YK-23RP)により測定した。結果を図13の表に示す。この表において、第1段目の処理槽の空気流量と送気装置の空気圧の実際の値を「第1槽挿入量」の欄に記載した。第1段目及び第2段目の処理槽についても「第2槽挿入量」及び「第3槽挿入量」の欄に記載した。また、第1段目〜第3段目の処理槽の液相の圧力を「第1槽圧力」、「第2槽圧力」及び「第3槽圧力」の欄に表記した。
二つの排気バルブ34の一方を閉鎖した(半開状態)以外は、実施例7で用いた源泉水を実施例7と同様の条件で脱気処理した。結果を図13の表に示す。なお、この表において、第1段目〜第3段目の処理槽の空気流量の設定は、実施例7の初期値(0,20,40,60,80及び100リットルL/分)から変更していないが、排気バルブ34の片側閉鎖などにより実際の値は初期値から多少変動している。空気圧についても同様である。図13の表の結果に基づき、空気量に対する処理水のメタン濃度と溶存酸素濃度の変化を図12のグラフに示した。グラフの縦軸は、メタン濃度(%LEL)と酸素濃度(mg/L)の両方を表記した。図12のグラフより、実施例7の結果と同様に源泉に混合する空気量が多くなるにしたがって、処理水中のメタンの濃度が低下している。これとは逆に、源泉に混合する空気量が多くなるにしたがって、処理水の溶存酸素量が増加していることが分かる。この実施例でも酸化還元電位は空気導入量の増加に伴って増加しており、溶存酸素量の増加と一致している。
二つの排気バルブ34をいずれも閉鎖した(全閉状態)以外は、実施例7で用いた源泉水を実施例7と同様の条件で脱気処理した。結果を図13の表に示す。なお、この表において、第1段目〜第3段目の処理槽の空気流量の設定は、実施例7の初期値(0,20,40,60,80及び100リットルL/分)から変更していないが、排気バルブ34の閉鎖などにより実際の値は初期値から多少変動している。空気圧についても同様である。表1の結果より、0〜80リットル/分の空気量の増加に従って処理水中のメタンの濃度が低下するとともに、源泉に混合する空気量が多くなるにしたがって、処理水の溶存酸素量が増加している。この実施例でも酸化還元電位は空気導入量の増加に伴って増加しているおり、溶存酸素量の増加と一致している。
この実施例では、実施例1で使用した液体処理装置を用いて、処理槽33内の気相の圧力に対する処理水中のメタン濃度と溶存酸素濃度の変化を調べるために、空気流量を100L/分に固定し、排気バルブ34の開放度を段階的に変化させて脱気処理を行った。被処理水として、実施例7〜9と同様に原鶴温泉の源泉を用いたが、実験時に採取した源泉水のメタン濃度は9.3%LELであり、送水装置の供給水圧及び供給水量はそれぞれ約0.18〜0.195MPa及び253L/分、送気装置の空気圧は第1〜3段目の処理槽でいずれも0.33MPa、昇圧槽の圧力は0.13MPaであった。排気バルブ34の開放度を、二つの排気バルブを開放(全開)、一つのみを開放(半開)、二つとも閉鎖(全閉鎖)の状態でそれぞれ処理を行った。これらの場合の処理水のメタン濃度及び溶存酸素濃度を測定し、第1断目の処理槽33内の気相の圧力及び高さ等と共に下記表1に示す。
この実施例では、実施例10に比べて処理槽33内の気相の圧力を低下させた場合の気相圧力に対する処理水中のメタン濃度と溶存酸素濃度の変化を調べるために、空気流量を100L/分に維持しつつも、送水装置の供給水圧及び供給水量はそれぞれ約0.155MPa及び253L/分、送気装置の空気圧は0.2MPa、昇圧槽の圧力は0.1MPaに低下させた。被処理水として、実施例7〜9と同様に原鶴温泉の源泉を用いたが、実験時に採取した源泉水のメタン濃度は11%LELであった。実施例10と同様に排気バルブ34の開放度を、二つの排気バルブを開放(全開)、一つのみを開放(半開)、二つとも閉鎖(全閉鎖)の状態でそれぞれ処理を行った。これらの場合の処理水のメタン濃度及び溶存酸素濃度を測定し、第1段目の処理槽33内の気相の圧力及び高さ等と共に下記表2に示す。
この実施例では、実施例11における第1〜第3段目の処理槽の空気流量100L/分を50L/分に変更して処理を行った。被処理水として、用いた原鶴温泉の源泉水のメタン濃度は実施例11と同様に11%LELであり、送水装置の供給水圧及び供給水量はそれぞれ約0.15MPa及び253L/分、送気装置の空気圧は0.2MPa、昇圧槽の圧力は0.1MPaとした。排気バルブ34の開放度を4段階に切り替えるために排気バルブ34を二つ増設し、合計四つの排気バルブ34のすべてを開放(全開)、二つのみを開放(半開)、一つのみを開放(1/4開)、すべてを閉鎖(全閉鎖)の状態でそれぞれ処理を行った。これらの場合の処理水のメタン濃度及び溶存酸素濃度を測定し、第1断段目の処理槽33内の気相の圧力及び高さと共に下記表3に示す。
この実施例では、実施例7〜9と同様に送気装置10から送る空気量を変化させたときに、処理水中に溶存するメタンと酸素に対する温泉成分であるラドンの含有量がどのように変化するかについて調査した。被処理水として、実施例7〜10と同様に福岡県朝倉市原鶴温泉の源泉を用いた。源泉のメタンの濃度が13%LELであり、ラドンの含有量が4.6Ci/kg×10−10であり、酸素が1.8mg/Lであった。最初に、処理水中のメタンの目標濃度が概ね5%LEL程度になるように送気装置10の空気量を調節したところ、第1段目の処理槽の空気量10リットル/分(第2段目の処理槽の空気量10リットル、第3段目の処理槽の空気量0リットル)で処理水中のメタンの濃度が4.6%LELになった。この時の送水装置の供給水圧及び供給水量はそれぞれ約0.16MPa及び253L/分、送気装置の空気圧は0.26MPa、昇圧槽の圧力は0.12MPaであった。この条件での処理水中のラドンは源泉とほぼ同じ4.5Ci/kg×10−10であり、酸素が4.6mg/Lであった。この実施例における源泉及び処理水中のラドン及びメタン並びに溶存酸素の濃度の測定は財団法人九州環境管理協会による調査結果である。
11 配水管
12 送水管
20 送気装置
21 送気管
22 流量調整バルブ
30 脱気処理ユニット
31 混合器
31a 内側管
31b 外側管
31c 第1のノズル
31d 内部流路
31e 吐出口
311 基端部
312 胴部
313 先端部
32 分岐管
321 本管
322,322a〜322d 支管(噴射管)
322x 先端部
33 処理槽
33a 上面
33b 一端面
33c 他端面
331 圧力計
332a〜332c 排水管
333 排気管
334a〜334c 配水管
34 排気バルブ
341 流量調整バルブ
342 ガスベント
35 エア処理槽
351 配水管
352 排気バルブ
352a 流量調整バルブ
352b ガスベント
36 バランスタンク
361 連絡管
37 循環ポンプ
371 第1循環管
372 第1循環管
B 浴槽
ML 混合流体
L1、L2 環流
L 噴射管から液相の液面までの距離
かかる状況下、本発明の目的は、省設置スペースで生産性低下やランニングコスト上昇を極力回避し、効率的に通過する水量に合わせて被処理水から溶存ガスを除去することが可能な流体処理装置および流体処理方法を提供することである。
また、本発明の目的は水を主体とする液体に含まれる溶存ガス(被処理ガス)成分を除去したり、液体中に気体を溶存させたりするなどの用途に適した流体処理装置及び流体処理方法を提供することにある。さらに、本発明の目的は、種々の気体を低減または除去するための新規な流体処理装置または流体処理方法を提供することにある。
排気バルブ34としては、処理槽33の上部空間S(気相)に溜まった被処理ガスであるメタンガスの流量を制限する流量調整バルブ341と、通常は開放状態であるが、弁内に水が浸入すると内部のフロートが上昇することで閉鎖して水の排出を規制するガスベント342とが設けられている。排気バルブ34は複数設けてよく、例えば、二つの排気バルブを設けて、二つの排気バルブ34を共に開放するか、一方のみ開放するか、あるいは二つとも開放するかによって排出ガス流量や処理槽33内の上記部空間(気相)の圧力を調整してもよい。なお、処理槽33と浴槽Bとの間に昇圧槽を設けて液体処理装置に供給される被処理水と液体処理装置から排出される被処理水の圧力差を調整してもよい。
また、最終の3段目処理水のメタンガス濃度は、前記ヘッドスペース法に準拠し行った結果、3.0%LELであり、目標とするメタンガス濃度は5.0%LEL以下を達成していた。
これからもわかるように、1段目から2段目、2段目から3段目の処理ユニット30の処理槽33で脱気処理が行われることで、段階的に温泉水からメタンガスが脱気され、濃度が低くなっていることがわかる。
この実施例では、実施例11における第1〜第3段目の処理槽の空気流量100L/分を50L/分に変更して処理を行った。被処理水として、用いた原鶴温泉の源泉水のメタン濃度は実施例11と同様に11%LELであり、送水装置の供給水圧及び供給水量はそれぞれ約0.15MPa及び253L/分、送気装置の空気圧は0.2MPa、昇圧槽の圧力は0.1MPaとした。排気バルブ34の開放度を4段階に切り替えるために排気バルブ34を二つ増設し、合計四つの排気バルブ34のすべてを開放(全開)、二つのみを開放(半開)、一つのみを開放(1/4開)、すべてを閉鎖(全閉鎖)の状態でそれぞれ処理を行った。これらの場合の処理水のメタン濃度及び溶存酸素濃度を測定し、第1段目の処理槽33内の気相の圧力及び高さと共に下記表3に示す。
従来の技術では、加圧した状態の被処理水から溶存したメタンガスを除去するに当たり、被処理水を減圧化、あるいは常圧にしてから、脱気処理を行う必要があるため、配管を介して供給するためには、再度被処理水を加圧する必要があり、昇圧設備が必要となり、また、ランニングコスト上昇を招くという問題があった。
また、地下水などミネラル分を含む被処理水の場合には、常圧・開放式で脱気処理を行う場合、藻やアオコなどが発生し、衛生面で好ましくない。また、常圧・開放式の脱気装置は、装置が大型化しやすく小規模用途での適用が困難である。
かかる状況下、本発明の目的は、省設置スペースで生産性低下やランニングコスト上昇を極力回避し、効率的に通過する水量に合わせて被処理水から溶存ガスを除去することが可能な流体処理装置および流体処理方法を提供することである。
また、本発明の目的は水を主体とする液体に含まれる溶存ガス(被処理ガス)成分を除去したり、液体中に気体を溶存させたりするなどの用途に適した流体処理装置及び流体処理方法を提供することにある。さらに、本発明の目的は、種々の気体を低減または除去するための新規な流体処理装置または流体処理方法を提供することにある。
気相と液相が共存する密閉された処理槽と、
先端が前記処理槽上部に連結され、前記液体に気体を混合させた混合流体を前記先端から前記処理槽内の前記気相を介して前記液相に連続的に噴射する噴射管と、
前記処理槽に設けられ、前記液相の液体を前記処理槽から連続的に排出する排出口と、
前記処理槽に設けられ、前記気相の気体を前記処理槽から排気する排気口と、
前記混合流体を構成する気体及び液体、前記排出口から排出される液体並びに前記排気口から排出される気体の少なくとも一つの流量を調整することにより前記処理槽内の気相の高さを一定に維持する流量調整手段とを備え、
前記処理槽は、横置きにされた円筒状の容器であり、前記噴射管は、処理槽の中心軸に沿って所定間隔で配列する複数の噴射部を有し、当該噴射部からの混合流体の噴射方向が処理槽の中心軸に直交するように且つ処理槽の中心軸に向かうように配置されており、
前記噴射管は、噴射された前記混合流体中の気泡が前記処理槽の底部に至るように、前記噴射管から混合流体を噴射させることを特徴とする流体処理装置が提供される。
前記液体に気体を混入して混合流体を形成することと、
前記気相と液相が共存する閉鎖された処理槽の上部に連結された噴射管から、前記混合流体を前記処理槽中の前記気相を介して前記液相に連続的に噴射することと、
前記処理槽の液相の液体を連続的に排出することと、
前記処理槽の気相の気体の排気量を調整することと、
前記混合流体を構成する気体及び液体、前記処理槽から排出される液相の液体並びに前記処理槽から排気される気相の気体の少なくとも一つの流量を調整することにより前記処理槽内の気相の高さを一定に維持することを含み、
前記処理槽は、横置きにされた円筒状の容器であり、前記噴射管は、処理槽の中心軸に沿って所定間隔で配列する複数の噴射部を有し、
前記噴射部からの前記混合流体が処理槽の中心軸に直交するように且つ処理槽の中心軸に向かうとともに、前記混合流体中の気泡が前記処理槽の底部に至るように、前記噴射管から混合流体を噴射させることを特徴とする流体処理方法が提供される。
本発明の第1実施形態に係る流体処理装置について、図面に基づいて説明する。この流体処理装置は、被処理ガスが溶存した被処理水から被処理ガスを排出させて、除去する液体処理装置の例である。しかし、後述するように本発明の処理装置(第3実施形態)は、液体処理装置に限定されず、被処理ガスを液体を用いて除去する気体処理装置としても機能する。なお、本第1実施形態の液体処理装置では、被処理水を温泉水、被処理ガスをメタンガスとして説明する。
送水装置10は、配水管11からの温泉水を処理ユニット30へ送水管12を介して圧送する送水ポンプである。送水装置10は、温泉水を圧送できれば、様々な送水ポンプが使用できるが、ターボ型ポンプ、容積型ポンプなどとすることができる。
処理ユニット30は、主に、混合器31と、分岐管32と、処理槽33と、排気バルブ34とを備えている。
この混合器31の内部流路31dには、送気装置20からの配管が基端部311に接続されて、空気が圧送される内側管31aが外側管31bと同軸に配置されている。送水装置10からの送水管12が外側管31bの外側面の一部に接続されている。すなわち、混合器31は、外側管31bと内側管31aによる二重管構造に形成されている。
排気バルブ34としては、処理槽33の上部空間S(気相)に溜まった被処理ガスであるメタンガスの流量を制限する流量調整バルブ341と、通常は開放状態であるが、弁内に水が浸入すると内部のフロートが上昇することで閉鎖して水の排出を規制するガスベント342とが設けられている。排気バルブ34は複数設けてよく、例えば、二つの排気バルブを設けて、二つの排気バルブ34を共に開放するか、一方のみ開放するか、あるいは二つとも開放するかによって排出ガス流量や処理槽33内の上記部空間(気相)の圧力を調整してもよい。なお、処理槽33と浴槽Bとの間に昇圧槽を設けて液体処理装置に供給される被処理水と液体処理装置から排出される被処理水の圧力差を調整してもよい。
図1に示すように、まず、送水装置10と送気装置20とを始動する。送水装置10により汲み上がった温泉水が配水管11から送水装置10を介して送水管12へ圧送される。また、送気装置20により取り込まれた空気が内側管31aを介して混合器31へ圧送される。
混合器31では、図2に示すように、送気装置20から内側管31aに圧送された空気が、第1のノズル31cにより噴射される。このときに、送水管12から外側管31bの先端部313に圧送された温泉水に、第1のノズル31cの先端に設けられたディフューザーから噴射された空気が気泡として取り込まれ、温泉水と気泡が混合した混合流体が形成される。混合流体は外側管31b内に拡散される。このとき噴射された空気の一部は温泉水に溶解する。
本発明の第2実施形態に係る液体処理装置について、図面に基づいて説明する。なお、図5から図7において、図1と同じ構成のものは、同符号を付して説明を省略する。
図5から図7に示すように、液体処理装置は、処理ユニット30を3台備えている。それらの処理ユニット30は、上流側から1段目の処理ユニット30、その下流に位置する2段目の処理ユニット30、2段目の処理ユニット30の下流に位置する3段目(最終)の処理ユニット30である。以下、適宜、1段目、2段目、3段目と略称する。
また、送水装置10や送気装置20の流量を計測して流量を調整するため電動弁と圧力調整弁・流量弁とを設ければ、第2実施形態に係る液体処理装置においても、安定した運転を行うことができ、安定した脱気状態を維持できる。
次に、本発明の第2実施形態に係る液体処理装置の変形例を、図8に基づいて説明する。なお、図8においては、図5に示す構成と同じものは同符号を付して説明を省略する。第2実施形態に係る液体処理装置の変形例では、3段目の脱気処理ユニットの排出側と給水側とを循環管路と循環ポンプとで連結することで、3段目の脱気処理ユニットにて温泉水を循環させることを特徴とするものである。
第1及び第2実施形態では、液体を処理する処理装置について説明した。それらの処理装置では、混合流体を構成する液体が処理される対象(被処理液体)であった。しかし、この実施形態の処理装置は、混合流体を構成する気体を処理対象(被処理気体)とする気体処理装置である。図14にそのような気体処理装置の構造を示す。この気体処理装置は、圧縮空気に代えて被処理気体を処理ユニット30に導入し且つ温泉水に代えて水などの液体を送水管12を通じて処理ユニット30に供給する以外は、第1実施形態の処理装置と同様である。例えば、被処理気体としてゴミ処理場や工場などから発生する臭気成分または有害成分を含む被処理気体をポンプ20を通じて圧縮して混合器31に導入する。一方、水(脱臭液または有害成分除去液)を、ポンプ10を通じて混合器31に導入する。混合器31で混合されることで被処理気体は水に多少溶解し、そのような混合流体は、分岐管32を介して複数の支管322(322a〜322d)から円筒状の処理槽33の中心軸に向かうように処理槽33の内部に噴射される。処理槽33の内部には第1実施形態と同様に被処理気体を含む気相が存在しており、気相を介して処理槽の液相に噴射されることで、図3および図4に示したように、噴射された混合流体は、水などの液体の水面に激しく衝突し、処理槽33の内底面まで至り、混合流体ML中の多くの気泡が環流する。この際、被処理気体の水中への溶解が促進される。
図5に示す第2実施形態に係る液体処理装置を用いて温泉水からメタンガスの脱気を行った。なお、分岐管32および処理槽33の材質は、ステンレス(SUS150A)を使用した。分岐管32の本管321は、内径が約5cm、長さが約78cmである。支管322は、内径が約2.5cm、長さが約20cmである。1本目の支管322d(図1参照)は、本管321に、混合器31から約12cm離れたところに設けられ、他の支管322c〜322aは約18cmごとに設けられている。支管322の先端部322xは、処理槽33の内部に約12.5mm突出している。
処理槽33は、内径が約15cm(実測158.4mm)で、長さが約80cmの円筒形であり、端部の上部に約25mmφの排気管33が敷設されており、処理槽33の上部に上部空間Sに連通する。また、混合器31は内側管31aの内径が約1.5cm、外側管31bの内径が約6.5cmである。混合器31の第1のノズル31cには、スプレーイングシステムズジャパン株式会社製のタンクミキシングエダクターを使用した。また、支管322の先端から液相の液面までの距離Lを2.4cmとなるように調整した。なお、分岐管32および処理槽33の寸法は、処理容量などに応じて変更可能である。
ここで、可燃性ガス(メタンガス)濃度を示す「%LEL」とは、可燃性ガスの爆発下限値(メタンガスが爆発し始める濃度。メタンガスの場合は5容量%(50,000ppm)。)を100としたときのガス濃度の割合である。なお、メタンガスの濃度の測定は、接触燃焼式ガスセンサ複合型ガス検知器コスモテクターXP-3118Sを用いて温泉法における可燃性ガス測定方法(ヘッドスペース法)に準拠して行った。
脱気処理では、まず、送気装置10により空気を0.35MPaの圧力で混合器31へ圧送した。また、送水装置20により温泉水を0.26MPaの圧力で、毎分240Lの水量で混合器31へ圧送した。
また、最終の3段目処理水のメタンガス濃度は、前記ヘッドスペース法に準拠し行った結果、3.0%LELであり、目標とするメタンガス濃度5.0%LEL以下を達成していた。
これからもわかるように、1段目から2段目、2段目から3段目の処理ユニット30の処理槽33で脱気処理が行われることで、段階的に温泉水からメタンガスが脱気され、濃度が低くなっていることがわかる。
実施例2では、実施例1で使用した図5に示す第2実施形態に係る液体処理装置を用いた。そして、福岡県朝倉市原鶴温泉の源泉からの8%LELの温泉水を脱気処理した。まず、送気装置10により空気を風量160m3/h、0.35MPaの圧力で混合器31へ圧送した。また、送水装置20により温泉水を0.11MPaの圧力で、毎分253Lの水量で混合器31へ圧送した。結果、最終の3段目の脱気処理ユニットの処理水のメタンガス濃度は3.7%LELであり、目標とするメタンガス濃度5.0%LEL以下を達成していた。
実施例3でも、実施例1で使用した図5に示す第2実施形態に係る液体処理装置を用いた。そして、送気装置10により送気する空気の風量を240m3/h、圧力を0.35MPaとし、送水装置20により送水する温泉水の圧力を0.11MPa、流量を毎分253Lとし、空気量にあわせて排気ガス量を調整した。この状態で、実施例1と同様にして原鶴温泉の源泉からの8%LELの温泉水を脱気処理した。最終(3段目)の脱気処理ユニットからの処理水のメタンガス濃度を測定したところ、測定限界である0.1%LEL以下であった。
この実施例4では、図5に示す第2実施形態に係る液体処理装置を用いて水道水を処理した。水道水中の塩素濃度は0.24ppmであり、酸素濃度は11.8ppmであった。送気装置10により空気を0.4MPaの圧力で混合器31へ圧送し、送水装置20により水道水を0.1MPaの圧力で、毎分200Lの水量で混合器31へ圧送した。最終の処理ユニット30からの処理水の塩素濃度は0.00ppm(測定限界値未満)であり、酸素濃度は15.2ppmであった。この結果からすれば、本発明の液体処理装置を用いることで水中の塩素濃度を低減することができ、また、酸素の溶存量を増加させることができることが分かる。すなわち、本発明の液体処理装置は、温泉原水中のメタンガスや水道水中の塩素のような溶存している特定成分を除去するとともに、別の有益な気体成分を被処理水に溶存させたり、富化させたりすることができる。この実施例4の結果からすれば、本発明の液体処理装置を水道管に接続して用いることで、浄水器として使用したり、アトピー患者などのための入浴水として提供したりすることができる。
実施例5では、図1に示す処理槽33として、内部が観察可能なアクリル製による円柱状の処理槽を作製して、環流の様子を撮影した。その結果を図9,図10に示す。図9および図10に示す写真からも判るように、混合流体中の気泡が、処理槽33の底部まで至っていることが目視で確認できた。このような環流は、処理槽の長手方向でも生じていることがアクリル製による処理槽を使用した試験で明らかとなった。
実施例6では、支管322の先端から液相の液面までの距離Lを変更しながら、槽内で生じる気泡を観察するとともに、処理槽33から排出される温泉水中の酸素濃度を測定した。この結果、距離Lが0cmより大きく、6.3cm以下のときに、すなわち、気相の高さが9.1mm〜71.1mm(処理槽の直径に対して5.1%〜46.8%)のときに、槽内に気泡が多く発生していることが確認できた。また、排水管332から排出された温泉水中の酸素濃度は高かった。距離Lをゼロ、すなわち、槽内を液相だけにしたときには、図9に示す写真のような多量な気泡は観察されなかった。
この実施例では、実施例1で使用した液体処理装置を用いて、送気装置10から送る空気量を変化させることによって処理水中のメタンガスの濃度及び溶存酸素濃度がどのように変化するかについて以下の条件で調査した。被処理水として、福岡県朝倉市原鶴温泉の源泉を用いた。実験時に採取した原泉のメタン濃度は12%LELであった。なお、液体処理装置の処理水の排水側に昇圧槽を取り付けて、被処理水の入力側と出力側の圧力差の調整を行った。送水装置の供給水圧及び供給水量をそれぞれ約0.18MPa及び253L/分とし、送気装置の空気圧を0.26MPaとし、空気流量はいずれの処理槽33も0,20,40,60,80及び100リットルL/分に段階的に変化させた場合の処理水のメタン濃度及び溶存酸素濃度を測定した。昇圧槽の圧力は、0.14MPaとした。二つの排気バルブ34はいずれも開放(全開)とした。また、各空気流量での脱気処理を行っているときの第1段目の処理槽33に形成されている気相の圧力を排気バルブ34に近傍に取り付けた圧力計で測定し、気相の処理槽33内での高さ(幅)を処理槽33のアクリル製の端面を通じて計測した。但し、表中の「気相の高さ」は槽の外径基準で液面までの距離を測定した値を記載してあるので、実際には表の値から槽の肉厚3.4mmを引いた値が気相の高さを表す。なお、酸化還元電位を酸化還元電位計(佐藤商事YK-23RP)により測定した。結果を図13の表に示す。この表において、第1段目の処理槽の空気流量と送気装置の空気圧の実際の値を「第1槽挿入量」の欄に記載した。第1段目及び第2段目の処理槽についても「第2槽挿入量」及び「第3槽挿入量」の欄に記載した。また、第1段目〜第3段目の処理槽の液相の圧力を「第1槽圧力」、「第2槽圧力」及び「第3槽圧力」の欄に表記した。
二つの排気バルブ34の一方を閉鎖した(半開状態)以外は、実施例7で用いた源泉水を実施例7と同様の条件で脱気処理した。結果を図13の表に示す。なお、この表において、第1段目〜第3段目の処理槽の空気流量の設定は、実施例7の初期値(0,20,40,60,80及び100リットルL/分)から変更していないが、排気バルブ34の片側閉鎖などにより実際の値は初期値から多少変動している。空気圧についても同様である。図13の表の結果に基づき、空気量に対する処理水のメタン濃度と溶存酸素濃度の変化を図12のグラフに示した。グラフの縦軸は、メタン濃度(%LEL)と酸素濃度(mg/L)の両方を表記した。図12のグラフより、実施例7の結果と同様に源泉に混合する空気量が多くなるにしたがって、処理水中のメタンの濃度が低下している。これとは逆に、源泉に混合する空気量が多くなるにしたがって、処理水の溶存酸素量が増加していることが分かる。この実施例でも酸化還元電位は空気導入量の増加に伴って増加しており、溶存酸素量の増加と一致している。
二つの排気バルブ34をいずれも閉鎖した(全閉状態)以外は、実施例7で用いた源泉水を実施例7と同様の条件で脱気処理した。結果を図13の表に示す。なお、この表において、第1段目〜第3段目の処理槽の空気流量の設定は、実施例7の初期値(0,20,40,60,80及び100リットルL/分)から変更していないが、排気バルブ34の閉鎖などにより実際の値は初期値から多少変動している。空気圧についても同様である。表1の結果より、0〜80リットル/分の空気量の増加に従って処理水中のメタンの濃度が低下するとともに、源泉に混合する空気量が多くなるにしたがって、処理水の溶存酸素量が増加している。この実施例でも酸化還元電位は空気導入量の増加に伴って増加しているおり、溶存酸素量の増加と一致している。
この実施例では、実施例1で使用した液体処理装置を用いて、処理槽33内の気相の圧力に対する処理水中のメタン濃度と溶存酸素濃度の変化を調べるために、空気流量を100L/分に固定し、排気バルブ34の開放度を段階的に変化させて脱気処理を行った。被処理水として、実施例7〜9と同様に原鶴温泉の源泉を用いたが、実験時に採取した源泉水のメタン濃度は9.3%LELであり、送水装置の供給水圧及び供給水量はそれぞれ約0.18〜0.195MPa及び253L/分、送気装置の空気圧は第1〜3段目の処理槽でいずれも0.33MPa、昇圧槽の圧力は0.13MPaであった。排気バルブ34の開放度を、二つの排気バルブを開放(全開)、一つのみを開放(半開)、二つとも閉鎖(全閉鎖)の状態でそれぞれ処理を行った。これらの場合の処理水のメタン濃度及び溶存酸素濃度を測定し、第1断目の処理槽33内の気相の圧力及び高さ等と共に下記表1に示す。
この実施例では、実施例10に比べて処理槽33内の気相の圧力を低下させた場合の気相圧力に対する処理水中のメタン濃度と溶存酸素濃度の変化を調べるために、空気流量を100L/分に維持しつつも、送水装置の供給水圧及び供給水量はそれぞれ約0.155MPa及び253L/分、送気装置の空気圧は0.2MPa、昇圧槽の圧力は0.1MPaに低下させた。被処理水として、実施例7〜9と同様に原鶴温泉の源泉を用いたが、実験時に採取した源泉水のメタン濃度は11%LELであった。実施例10と同様に排気バルブ34の開放度を、二つの排気バルブを開放(全開)、一つのみを開放(半開)、二つとも閉鎖(全閉鎖)の状態でそれぞれ処理を行った。これらの場合の処理水のメタン濃度及び溶存酸素濃度を測定し、第1段目の処理槽33内の気相の圧力及び高さ等と共に下記表2に示す。
この実施例では、実施例11における第1〜第3段目の処理槽の空気流量100L/分を50L/分に変更して処理を行った。被処理水として、用いた原鶴温泉の源泉水のメタン濃度は実施例11と同様に11%LELであり、送水装置の供給水圧及び供給水量はそれぞれ約0.15MPa及び253L/分、送気装置の空気圧は0.2MPa、昇圧槽の圧力は0.1MPaとした。排気バルブ34の開放度を4段階に切り替えるために排気バルブ34を二つ増設し、合計四つの排気バルブ34のすべてを開放(全開)、二つのみを開放(半開)、一つのみを開放(1/4開)、すべてを閉鎖(全閉鎖)の状態でそれぞれ処理を行った。これらの場合の処理水のメタン濃度及び溶存酸素濃度を測定し、第1段目の処理槽33内の気相の圧力及び高さと共に下記表3に示す。
この実施例では、実施例7〜9と同様に送気装置10から送る空気量を変化させたときに、処理水中に溶存するメタンと酸素に対する温泉成分であるラドンの含有量がどのように変化するかについて調査した。被処理水として、実施例7〜10と同様に福岡県朝倉市原鶴温泉の源泉を用いた。源泉のメタンの濃度が13%LELであり、ラドンの含有量が4.6Ci/kg×10−10であり、酸素が1.8mg/Lであった。最初に、処理水中のメタンの目標濃度が概ね5%LEL程度になるように送気装置10の空気量を調節したところ、第1段目の処理槽の空気量10リットル/分(第2段目の処理槽の空気量10リットル、第3段目の処理槽の空気量0リットル)で処理水中のメタンの濃度が4.6%LELになった。この時の送水装置の供給水圧及び供給水量はそれぞれ約0.16MPa及び253L/分、送気装置の空気圧は0.26MPa、昇圧槽の圧力は0.12MPaであった。この条件での処理水中のラドンは源泉とほぼ同じ4.5Ci/kg×10−10であり、酸素が4.6mg/Lであった。この実施例における源泉及び処理水中のラドン及びメタン並びに溶存酸素の濃度の測定は財団法人九州環境管理協会による調査結果である。
11 配水管
12 送水管
20 送気装置
21 送気管
22 流量調整バルブ
30 脱気処理ユニット
31 混合器
31a 内側管
31b 外側管
31c 第1のノズル
31d 内部流路
31e 吐出口
311 基端部
312 胴部
313 先端部
32 分岐管
321 本管
322,322a〜322d 支管(噴射管)
322x 先端部
33 処理槽
33a 上面
33b 一端面
33c 他端面
331 圧力計
332a〜332c 排水管
333 排気管
334a〜334c 配水管
34 排気バルブ
341 流量調整バルブ
342 ガスベント
35 エア処理槽
351 配水管
352 排気バルブ
352a 流量調整バルブ
352b ガスベント
36 バランスタンク
361 連絡管
37 循環ポンプ
371 第1循環管
372 第1循環管
B 浴槽
ML 混合流体
L1、L2 環流
L 噴射管から液相の液面までの距離
Claims (19)
- 気体及び液体を流動させながら前記液体または前記気体を処理する流体処理装置であって、
気相と液相が共存する密閉された処理槽と、
先端が前記処理槽上部に連結され、前記液体に前記気体を混合させた混合流体を前記先端から前記処理槽内の前記気相を介して前記液相に連続的に噴射する噴射管と、
前記処理槽に設けられ、前記液相の液体を前記処理槽から連続的に排出する排出口と、
前記処理槽に設けられ、前記気相の気体を前記処理槽から排気する排気口と、
前記混合流体を構成する気体及び液体、前記排出口から排出される液体並びに前記排気口から排出される気体の少なくとも一つの流量を調整することにより前記処理槽内の気相の高さをほぼ一定に維持する流量調整手段とを備え、
前記処理槽は、横置きにされた円筒状の容器であり、前記噴射管は、処理槽の中心軸に沿って所定間隔で配列する複数の噴射部を有し、当該噴射部からの混合流体の噴射方向が処理槽の中心軸に直交するように且つ処理槽の中心軸に向かうように配置されており、
前記噴射管は、噴射された前記混合流体中の気泡が前記処理槽の底部に至るように、前記噴射管から混合流体を噴射させることを特徴とする流体処理装置。 - 前記気体が処理されることを特徴とする請求項1に記載の流体処理装置。
- 前記液体が処理され、前記液体が水を主体とする液体であることを特徴とする請求項1に記載の流体処理装置。
- さらに、前記噴射管への混合流体を形成するための混合器を備え、該混合器は、液体が流通する流路と、該流路内に収容されて液体内に気体を噴出するノズルとを有することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の流体処理装置。
- 前記処理槽は、前記噴射された混合流体が容器の内周壁に沿って環流する請求項1〜4のいずれか一項に記載の流体処理装置。
- 前記噴射管の先端が前記処理槽上部から槽内に突出するように前記噴射管が前記処理槽の上部に連結している請求項1から5のいずれか一項に記載の流体処理装置。
- 前記噴射管が、互いに所定距離を隔てて並列する複数の支管からなり、各支管が前記処理槽上面に直交するように処理槽の上部に連結している請求項1から6のいずれか一項に記載の流体処理装置。
- 前記気相の圧力が、0.12MPa〜0.18MPaに調節されていることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の流体処理装置。
- 前記排気口に、排気口の開放度を調整することにより気相の圧力を調整する排気バルブが設けられていることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の流体処理装置。
- 前記液体が温泉水であり、前記気体が空気であり、前記混合流体が処理槽を通過することにより温泉水中に含まれるメタンが除去されることを特徴とする請求項3に記載の流体処理装置。
- 前記処理装置が複数直列に接続されており、上流側の処理装置から排出された液体が、下流側の処理装置に、気体と混合されて導入される請求項1〜10のいずれか一項に記載の流体処理装置。
- 気体及び液体を流動させながら前記気体または液体を処理する流体処理方法であって、
前記液体に気体を混入して混合流体を形成することと、
前記気相と液相が共存する閉鎖された処理槽の上部に連結された噴射管から、前記混合流体を前記処理槽中の前記気相を介して前記液相に連続的に噴射することと、
前記処理槽の液相の液体を連続的に排出することと、
前記処理槽の気相の気体の排気量を調整することと、
前記混合流体を構成する気体及び液体、前記処理槽から排出される液相の液体並びに前記処理槽から排気される気相の気体の少なくとも一つの流量を調整することにより前記処理槽内の気相の高さをほぼ一定に維持することを含み、
前記処理槽は、横置きにされた円筒状の容器であり、前記噴射管は、処理槽の中心軸に沿って所定間隔で配列する複数の噴射部を有し、
前記噴射部からの前記混合流体が処理槽の中心軸に直交するように且つ処理槽の中心軸に向かうとともに、前記混合流体中の気泡が前記処理槽の底部に至るように、前記噴射管から混合流体を噴射させることを特徴とする流体処理方法。 - 前記混合流体を構成する前記気体が、処理されることを特徴とする請求項12に流体処理方法。
- 前記液体が被処理水として水を主体とする液体であることを特徴とする請求項12に記載の流体処理方法。
- 前記処理槽内における気相の高さを処理槽の内部の高さの5〜50%に維持することを特徴とする請求項12から14のいずれか一項に記載の流体処理方法。
- 前記液体が温泉水であり、前記混合流体に混入される気体が空気であり、前記処理槽で処理されることで温泉水中に含まれるメタンが除去されることを特徴とする請求項14に記載の流体処理方法。
- 前記液体が下水であり、前記処理槽で処理されることで下水中に含まれるメタンが除去されることを特徴とする請求項14に記載の流体処理方法。
- 前記液体が、農業用水または漁業用水であり、上記気体が空気であり、上記処理槽で処理された液体に酸素を富化することを特徴とする請求項14Yに記載の流体処理方法。
- 前記気相の圧力を、0.12MPa〜0.18MPaに調節することを特徴とする請求項12から18のいずれか一項に記載の流体処理方法。
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