JPWO2015060382A1

JPWO2015060382A1 - 微細気泡生成装置および微細気泡生成装置を備える汚染水浄化システム

Info

Publication number: JPWO2015060382A1
Application number: JP2015543903A
Authority: JP
Inventors: 岩男田村; 和義足立
Original assignee: EARTH RE PURE INC.
Current assignee: EARTH RE PURE INC.
Priority date: 2013-10-23
Filing date: 2014-10-23
Publication date: 2017-03-09
Anticipated expiration: 2034-10-23
Also published as: UA119450C2; CA2928247A1; JP6104399B2; WO2015060382A1; EP3061520B1; US10029219B2; RU2675546C2; EP3061520A4; KR20160075587A; US20160236160A1; RU2016118035A3; CN105636679A; RU2016118035A; CA2928247C; EP3061520A1

Abstract

汚染水から微細気泡を生成可能な微細気泡生成装置を提供する。本発明に係る微細気泡生成装置１０は、加圧された液体が流入する液体流入路１１と、生成された微細気泡と液体とを排出する排出路１２と、液体流入路１１と排出路１２とを接続し、液体流入路１１および排出路１２より流路面積が狭いのど部１３と、液体流入路１１またはのど部１３内に気体を供給する気体供給路１４とを備え、気体供給路１４の出口端１４３は、液体の流れの下流側を向いて開口する。

Description

本発明は、微細気泡生成装置および微細気泡生成装置を備える汚染水浄化システムに関するものである。

従来から、直径が０．５ｍｍ以下のマイクロバブルと呼ばれる微細な気泡を含む液体が多様な分野で利用されており、液体中に微細気泡を発生させる様々な装置が提案されている（特許文献１参照）。微細気泡生成装置は、ベンチュリ管を有する混合器において、ベンチュリ管ののど部の下流で気体を吸い込んで気泡を生成し、混合器の下流に接続される管路において、気泡を液体中に溶解しながら液体および気泡を再分配装置まで到達させ、再分配装置が備えるベンチュリ管によって、液体および気泡を再加速し、再分配装置の下流に設けられたノズル口から微細気泡が混合された噴流が噴射されるものである。

特公平６−９３９９１号公報

近年、微細気泡が、液体中において汚染物質などを付着させて浮上する性質を有することに着目し、微細気泡生成装置で生成した微細気泡に汚染物質を付着させて浮上させ、汚染水を浄化することが試みられている。その中でも、微細気泡に汚染物質を効率よく付着させるために、微細気泡生成装置に直接汚染水を流し、汚染水から微細気泡を生成すことが試みられている。しかしながら、微細気泡生成装置は一般的に、混合器に気体を供給する供給路が、混合器内の液体の流路を画定する壁面に、液体の流れに直交する孔を開けることにより形成されている。そのため、微細気泡生成装置に汚染水を直接流入させると、特に気体を供給する供給路の出口付近に汚染物質が詰まり、微細気泡生成装置がすぐに使用できなくなるという問題が生じていた。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、汚染水から微細気泡を生成可能な微細気泡生成装置を提供する。

本発明に係る微細気泡生成装置は、加圧された液体が流入する液体流入路と、生成された微細気泡と液体とを排出する排出路と、前記液体流入路と前記排出路とを接続し、前記液体流入路および前記排出路より流路面積が狭いのど部と、前記液体流入路または前記のど部内に気体を供給する気体供給路とを備え、前記気体供給路の出口端は、液体の流れの下流側を向いて開口する。

本発明の微細気泡生成装置は、気体を供給する気体供給路の出口端が、液体の流れの下流側を向いて開口している。つまり、気体供給路は、液体が逆流しないと気体供給路内に液体が入り込み難い構造となっている。この構成を有することで、通常の液体の流れの中では、気体供給路に液体が流れ込み難くなる。これにより、液体として汚染物質を含む汚染水を流入させたとしても、汚染物質が気体供給路に入り込むことがなく、気体供給路が詰まることを防止することができる。その結果、微細気泡生成装置に直接汚染水を流し込んでも、汚染水から微細気泡を生成することができる。

上記微細気泡生成装置において、気体供給路は、管として形成されることができる。この構成を有することで、管の出口端が液体の流れの下流側を向くように管を配置すればよく、気体供給路を容易に設けることができる。

また、上記微細気泡生成装置において、管は、Ｌ字状を呈しており、出口端は、管の水平部に形成されており、水平部は、出口端をのど部内に位置させて、液体の流れと平行に配置されることができる。この構成を有することで、気体供給路を形成する管が、のど部の流路面積の一部を占めることとなり、のど部の流路面積が管により狭められる。言い換えると、管の径を変更するだけで、のど部の流路面積を簡単に変更することができる。これにより、のど部における液体の流速を容易に調整することができ、結果、微細気泡の生成量を容易に調整することができる。

また、本発明に係る汚染水浄化システムは、上記微細気泡生成装置と、前記微細気泡生成装置に汚染水を供給する汚染水槽と、前記微細気泡生成装置から排出された微細気泡を浮上分離する浮上分離槽とを備える。

本発明の汚染水浄化システムは、微細気泡生成装置が汚染水から微細気泡を生成できるため、汚染水槽から流出される汚染水（液体）を直接微細気泡生成装置に流入させ、微細気泡生成装置から排出される微細気泡を浮上分離槽に流入させる構成を採用することができる。汚染水から微細気泡を生成できない微細気泡生成装置を用いた場合、汚染水と微細気泡とを別個に浮上分離槽に流入させる構成を採用しなければならないが、本発明の汚染水浄化システムではその必要がなくなるため、汚染水浄化システムを簡略化することができる。

本発明の微細気泡生成装置によると、汚染水から微細気泡を生成することができる。

本発明に係る微細気泡生成装置の一実施形態を示す縦断面図である。本発明に係る汚染水浄化システムを示す概略図である。本発明に係る微細気泡生成装置の他の実施形態を示す縦断面図である。本発明に係る微細気泡生成装置の他の実施形態を示す縦断面図である。

以下、本発明に係る微細気泡生成装置１０の一実施形態について、添付図面を参照して説明する。

図１に示すように、微細気泡生成装置１０は、加圧された液体が流入する液体流入路１１、生成された微細気泡を排出する排出路１２、および液体流入路１１と排出路１２とを接続するのど部１３を備えている。液体流入路１１、のど部１３及び排出路１２が順に繋がり、液体流入路１１から流入される液体の流路を形成している。のど部１３は、液体流入路１１および排出路１２よりも径が小さい筒状を呈しており、流路面積が、液体流入路１１および排出路１２よりも狭くなっている。液体流入路１１は、のど部１３よりも径の大きい筒状部分１１ａと、のど部１３側に向かって徐々に径が小さくなる、すなわち細くなる切頭円錐部分１１ｂとから形成されている。また、排出路１２は、のど部１３から徐々に径が大きくなる、すなわち、太くなる切頭円錐部分１２ａと、その大きい径を有する筒状部分１２ｂとから形成されている。

液体流入路１１ののど部１３と反対側の端部には、例えば図２の汚染水槽２のような液体を貯留する槽から液体流入路１１に液体を搬送する第１管路４が接続されている。また、排出路１２ののど部１３と反対側の端部には、例えば図２の浮上分離槽３のような微細気泡生成装置１０で生成された微細気泡を排出する槽まで微細気泡を搬送する第２管路５が接続されている。

微細気泡生成装置１０は、さらに、液体流入路１１またはのど部１３内に気体を供給する気体供給路１４を備えている。気体供給路１４は、管として形成されており、管は、水平部１４１と、水平部１４１の一端から垂直に設けられる垂直部１４２とで略Ｌ字状に形成されている。水平部１４１の他端が、気体を排出する出口端１４３となっており、水平部１４１と接続されない垂直部１４２の他端が、気体を流入させる入口端１４４となっている。

気体供給路１４は、液体流入路１１を画定する壁面に形成される孔から挿入され、出口端１４３をのど部１３内に位置させ、水平部１４１が液体の流れと平行となるように配置されている。このとき、水平部１４１がのど部１３を画定する壁面に密接するように配置されることが好ましい。

次に、上記のように形成された微細気泡生成装置１０による微細気泡の生成方法について説明する。まず、液体を貯留する槽から、既知のポンプを介して加圧された液体が第１管路４を通り液体流入路１１に流入される。同時に、気体供給路１４からのど部１３に気体が供給される。気体は、のど部１３内の静圧が相対的に負圧となっているため、特に気体供給器等を必要とせず、自然に気体供給路１４を介してのど部１３に吸引される。のど部１３を流れる液体は加圧され高圧となっているため、のど部１３に供給された気体が液体に溶解する。そして、気体を溶解した状態で液体は、のど部１３から排出路１２へと流れていく。排出路１２では、のど部１３より流路面積が大きくなるため、加圧されていた液体の圧力が下がり、液体に溶解していた気体は過飽和の状態となる。そして、液体に溶解していられなくなった気体が微細気泡となり、これにより微細気泡が生成される。

次に、図２を参照して、本発明に係る、上記微細気泡生成装置１０を利用した汚染水浄化システム１の一実施形態について説明する。汚染水浄化システム１は、微細気泡生成装置１０と、微細気泡生成装置１０に汚染水を供給する汚染水槽２と、微細気泡生成装置１０から排出された微細気泡を浮上分離する浮上分離槽３とを備える。

汚染水浄化システム１は、次のようにして汚染水を浄化する。すなわち、汚染水槽２内の汚染物質を含んだ汚染水は、汚染水槽２からポンプによって汲みだされ、第１管路４を通って微細気泡生成装置１０内へと流れていく。この過程で、ポンプによって加圧され、高圧の状態で微細気泡装置１０内に流入される。流入された液体は、上記微細気泡生成装置１０の微細気泡の生成方法によって、微細気泡が生成される。

生成された微細気泡は、マイナスに帯電しているため、微細気泡生成装置１０の排出路１２を通過中に、汚染水中に含まれているプラスに帯電する汚染物質を付着する。そして、汚染物質を付着させた微細気泡は、汚染物質が除去された液体とともに、第２管路５を通って浮上分離槽３へと搬送される。

浮上分離槽３に到達した微細気泡は、微細気泡の上昇する性質によって浮上分離槽３内を、汚染物質を付着させた状態で浮上していく。その後、微細気泡は上昇過程で消滅し、汚染物質だけが浮上分離槽３の上部に滞留される。微細気泡は、順次上昇しているため、浮上分離槽３の上部に留められた汚染物質は、浮上分離槽３の上部に溜まり続ける。このようにして汚染物質を浮上分離させた後、浮上分離槽３の上部に設けられているスクレバー６によって、浮上して溜められた汚染物質を掬い取って回収する。このようにして、汚染物質が除去されて、汚染水が浄化される。

以上のように、本実施形態では、気体供給路１４がＬ字状の管として形成され、水平部１４１が、出口端１４３を液体の流れの下流側に向けて配置されている。この構成を有することで、液体が逆流しないと気体供給路１４内に入り込めず、気体供給路１４に液体が流れ込み難くなっている。これにより、液体として汚染物質を含む汚染水を流入させたとしても、汚染物質が気体供給路１４に入り込むことがなく、気体供給路１４が詰まることを防止することができる。その結果、微細気泡生成装置１０に直接汚染水を流し込んでも、汚染水から微細気泡を生成することができる。

また、本実施形態では、気体供給路１４を形成する管が、出口端１４３がのど部１３内に位置し、水平部１４１が液体の流れと平行になるように配置されている。つまり、のど部１３の流路面積の一部を、気体供給路１４を形成する管が占めている。一般的に、微細気泡は、のど部１３の流路面積に応じて生成される量が変化するが、この構成を有することで、気体供給路１４を形成する管の径を変更するだけで、のど部１３の流路面積を狭める領域を簡単に変更でき、結果、微細気泡の生成量を容易に調整することができる。

さらに、本実施形態の汚染水浄化システム１では、微細気泡生成装置１０が汚染水から微細気泡を生成できるため、汚染水槽２から流出される汚染水を直接微細気泡生成装置１０に流入させ、微細気泡生成装置１０から排出される微細気泡を浮上分離槽３に流入させる構成を採用することができる。従来の汚染水から微細気泡を生成できない微細気泡生成装置を用いた場合、汚染水と微細気泡とを別個に浮上分離槽に流入させる構成を採用しなければならないが、本実施形態の汚染水浄化システム１ではその必要がなくなるため、汚染水浄化システム１を簡略化することができる。また、汚染水から微細気泡を生成するため、生成された微細気泡に汚染水中の汚染物質がすぐに付着できる。これにより、従来の汚染水と微細気泡とを別個に浮上分離槽に流入させて微細気泡に汚染物質を付着させるよりも、効率的に微細気泡に汚染物質を付着させることができ、汚染物質の除去率を向上させることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、気体供給路１４をＬ字状の管として形成したが、管の形状はＬ字状に限られない。例えば、図３に示すように、気体供給路１４ａは、直管状の管として形成され、微細気泡生成装置１０ａに対し、出口端１４３ａが液体の流れの下流側を向くように傾斜して取り付けられても良い。また、気体供給路１４は管として形成される必要もなく、図４に示すように、気体供給路１４ｂは、液体流入路１１を画定する壁面に、微細気泡生成装置１０ｂに対し、出口端１４３ｂが液体の流れの下流側を向くような形状の孔として形成されても良い。また、この孔は、のど部１３に形成されることもできる。いずれの場合であっても、気体供給路１４ａ，１４ｂの出口端１４３ａ，１４３ｂが、液体の流れの下流側を向いて開口していれば良い。気体供給路１４ａ，１４ｂとしてこのような構成を採用することで、Ｌ字状の管を形成する必要がなくなり、さらには、管を用いることも必要なくなり、微細気泡生成装置１０ａ，１０ｂの製造を容易にすることができる。

本発明の汚染水浄化システムは、例えば、トリチウム（三重水素）を含む汚染水からトリチウムを浮上分離させるためにも用いることができる。また、本発明の微細気泡生成装置は、水耕栽培のための炭酸ガス含有水若しくは炭酸ガス含有液肥の生成、又はエマルション燃料の生成にも用いることができる。具体的に説明すると、微細気泡生成装置の液体流入路から水又は液肥を供給し、気体供給路から炭酸ガスを供給することで、炭酸ガスを含む水又は液肥を生成することができる。水耕栽培において当該水又は液肥を供給すると、植物の根に供給された水又は液肥から炭酸ガスが蒸発し、その炭酸ガスが植物の葉の裏側にある気孔に直に接触する。これにより、葉の裏側にある気孔から炭酸ガスを吸収する性質を有する植物に対して炭酸ガスを効率よく吸収させることができる。また、微細気泡生成装置の液体流入路から水及び油を供給することで、油中に水が分散しエマルション燃料を生成することができる。これにより、従来エマルション燃料を生成するために用いていた界面活性剤を用いなくても容易にエマルション燃料を生成することができる。

１汚染水浄化システム
２汚染水槽
３浮上分離槽
１０微細気泡生成装置
１１液体流入路
１２排出路
１３のど部
１４気体供給路
１４１水平部
１４３出口端

Claims

加圧された液体が流入する液体流入路と、
生成された微細気泡を排出する排出路と、
前記液体流入路と前記排出路とを接続し、前記液体流入路および前記排出路より流路面積が狭いのど部と、
前記液体流入路または前記のど部内に気体を供給する気体供給路とを備え、
前記気体供給路の出口端は、液体の流れの下流側を向いて開口する微細気泡生成装置。
前記気体供給路は、管として形成される請求項１に記載の微細気泡生成装置。
前記管は、Ｌ字状を呈しており、
前記出口端は、前記管の水平部に形成されており、
前記水平部は、前記出口端を前記のど部内に位置させて、液体の流れと平行に配置される請求項２に記載の微細気泡生成装置。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の微細気泡生成装置と、
前記微細気泡生成装置に汚染水を供給する汚染水槽と、
前記微細気泡生成装置から排出された微細気泡を浮上分離する浮上分離槽とを備える汚染水浄化システム。