JP2002239537A - 余剰気体分離槽 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 効果的に凝集物を浮上させ得る余剰気体分離
槽を提供することを目的とする。 【解決手段】 余剰空気分離槽２７は天井壁２８Ａが半
球状で全体が略円筒形状をなしている密封されたケーシ
ング２８と、このケーシング２８内に縦向きに配され前
記導水管２６と連通する噴出管２９とを備える。また、
余剰空気分離槽２７は噴出管２９の開口部２９Ａを、ケ
ーシング２８の天井壁２８Ａ付近まで延設してあり、か
つ、開口部２９Ａから加圧空気溶解水が上方に勢い良く
飛び出すようになっているので、開口部２９Ａから勢い
良く噴出した加圧空気溶解水は、天井壁２８Ａに衝突し
て分散し、加圧空気溶解水と余剰空気とが接触し、加圧
空気溶解水に対して余剰空気を溶解させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、余剰気体分離槽に
関する。

【０００２】

【従来の技術】上水処理、廃水処理、下水処理等の分野
において、水中に存在する浮遊物質やコロイド状物質等
を除去する方法として、一般的に浮遊物質やコロイド状
物質等を凝集させて凝集物を形成した後、これらに微細
気泡を付着させ、水面に浮上させて固液分離を行う方法
が知られている。

【０００３】この一例の概略図を図３に示すが、このよ
うな処理方法では、例えば、加圧ポンプ２において加圧
状態で水に対して空気を溶解させて加圧空気溶解水を生
成し、この加圧空気溶解水を減圧弁４で減圧してから固
液分離を行う浮上槽１へ注入する。このとき、加圧空気
溶解水は減圧弁４で大気圧まで減圧されると、加圧空気
溶解水中に溶解されていた空気が放出されて微細気泡と
して発生し、この微細気泡が浮上槽１中の凝集物に対し
て付着するので、凝集物を浮上させ分離することが可能
となるのである。ただし、加圧ポンプ２から得られる加
圧空気溶解水には、加圧空気溶解水に溶解されなかった
余剰空気が混在しているので、加圧ポンプ２から直接浮
上槽１へ注入しても余剰空気が大きな気泡となってしま
い、凝集物に対する微細気泡の付着を妨害する虞がある
ので、浮上槽１へ注入する前工程として余剰空気と加圧
空気溶解水とを分離する余剰気体分離槽３に一旦蓄積
し、余剰空気を取り除いていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
余剰気体分離槽では、単に余剰空気（余剰気体）と加圧
空気溶解水（加圧気体溶解液）とを分離するのみであ
り、たとえ、加圧空気溶解水に十分空気が溶解されてい
ない場合でもそのまま浮上槽に注入するのみであった。
ところが、加圧空気溶解水中にはその温度、気圧での飽
和状態まで空気を溶解させることが望ましい。本発明は
上記のような事情に基づいて完成されたものであって、
その温度、気圧での飽和状態まで気体を溶解させた加圧
気体溶解液を浮上槽に注入し、効果的に凝集物を浮上さ
せ得る余剰気体分離槽を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの手段として、請求項１の発明は、加圧状態で液体と
気体とを混合して前記気体を前記液体に溶解させて生成
された加圧気体溶解液を一時的に密閉された本体の内部
に貯溜して、混合した前記気体のうち前記液体に溶解さ
れなかった余剰気体を前記加圧気体溶解液の液面の上方
に分離する余剰気体分離槽であって、前記余剰気体の溜
まっている上部から前記加圧気体溶解液を前記本体内に
貯留している前記加圧気体溶解液の液面へ落下させると
ころに特徴を有する。

【０００６】請求項２の発明は、請求項１に記載のもの
において、前記本体の天井壁はドーム状に形成されると
共に、前記加圧気体溶解液を前記本体内に注入する挿通
管を前記本体内部に挿通させ、かつ、前記挿通管の先端
開口部を前記天井壁に臨ませるようにして備え、前記先
端開口部から噴射した前記加圧気体溶解水を前記天井壁
に衝突させて分散させるところに特徴を有する。

【０００７】

【発明の作用及び効果】＜請求項１の発明＞余剰気体分
離槽の本体内に貯溜された加圧気体溶解液の液面を乱し
て余剰気体を取り込ませて、より多量に気体を溶解させ
た加圧気体溶解液を生成することができる。従って、浮
上槽により多くの微細気泡を発生させて、効果的に凝集
物を浮上させることが可能となる。

【０００８】＜請求項２の発明＞先端開口部から噴射し
た加圧気体溶解液を天井壁に衝突させて本体内部に均一
に分散させることで、本体内に貯溜された加圧気体溶解
液の液面全体の広範囲に亘って余剰気体を取り込ませる
ことができるので、一層余剰気体を溶解させることがで
きる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
及び図２に基づいて説明する。１０はフロック形成槽で
あり、その前工程として、不純物が含まれた被処理水に
凝集剤を添加して急速撹拌を行い、微細な凝集物を形成
する工程を経る。フロック形成槽１０は前工程で生じた
微細な凝集物を塊化させてフロックとし、これを浮上回
収するための槽である。

【００１０】フロック形成槽１０の上流側の側面には流
入管１１が接続され、ここからは上記したような微細な
凝集物を含む被処理水が加圧された状態で流入される。
また、これとは反対側の下流側の側面には不純物の処理
が完了した処理水を流出させるための流出管１２が接続
されている。

【００１１】また、フロック形成槽１０の内部は上流側
から下流側にかけて並列する複数の区画板１３によって
複数室ａ〜ｈに分画されている。各区画板１３は、先端
がフロック形成槽１０の開口縁側、底面側に交互に隙間
が保有されるように配されている。具体的には、最上流
にあるａ室は底面側が閉じ開口縁側に隙間が保有される
ようにしてあり、隣接するｂ室は逆に開口縁側が閉じ、
底面側に隙間が保有されるようにしてあり、この順で繰
り返しながら最下流に至っている。したがって、流入管
１１からフロック形成槽１０内に流入した被処理水は上
昇・下降を繰り返すという迂回流を形成しつつ流下して
ゆく。つまり、フロック形成槽１０内には長い迂回経路
が形成されることになる。尚、フロック形成槽１０の最
下流のｈ室の側面にはオーバーフロー室１４が仕切り形
成されており、フロック形成槽１０内の液面レベルが一
定レベルに達したときにはこのオーバーフロー室１４へ
流し込んで、フロック形成槽１０外へ排水するようにし
ている。

【００１２】フロック形成槽１０におけるｃ室の底面に
は気泡噴射用のノズル３３が配されており、このノズル
３３は気泡発生装置２０に接続されている。気泡発生装
置２０は加圧ポンプ２５を有しており、同ポンプ２５に
はフロック形成槽１０の最下流に位置するｈ室の底面に
接続された環流管２１と流量調整弁２２を介して接続さ
れ、併せて流量調整弁２２を介して大気を吸引する吸気
管２４が接続されている。かくして、加圧ポンプ２５は
ｈ室内から導入された被処理水（処理水）内にエアーが
混入されて加圧空気溶解水（加圧気体溶解液）を生成す
ることとなる。さらに、加圧ポンプ２５の吐出側は導水
管２６を介して余剰空気分離槽２７と接続されている。

【００１３】余剰空気分離槽２７は溶解しきれなかった
余剰空気（余剰気体）を抜くための槽である。この余剰
空気分離槽２７は、図２に示すように、天井壁２８Ａが
半球状で全体が略円筒形状をなす、密封されたケーシン
グ２８と、このケーシング２８内に縦向きに配され前記
導水管２６と連通する噴出管２９とを備えてなる。ま
た、ケーシング２８の頂上部に貯溜している余剰空気は
リリーフバルブ３０を介して大気に開放可能となってい
る。さらに、余剰空気分離槽２７の下側部には供給管３
１の一端が接続され、他端側は減圧弁３２を介して前記
ノズル３３と接続されている。

【００１４】ここで、本実施形態に係る余剰空気分離槽
２７では、加圧空気溶解水をケーシング２８内に流入さ
せる噴出管２９の開口部２９Ａを、ケーシング２８の天
井壁２８Ａ頂上部（中心部）付近まで延設してあり、か
つ、開口部２９Ａから加圧空気溶解水が上方に勢い良く
飛び出すようになっている。そして、開口部２９Ａから
勢い良く噴出した加圧空気溶解水は、天井壁２８Ａに衝
突して分散し、頂上部にたまっている余剰空気に降り注
ぐようになっている。

【００１５】次に、上記のように構成された本実施形態
の作用効果を具体的に説明する。前記したように、フロ
ック形成槽１０へ流入される前に、被処理水は凝集剤が
混入されかつ急速撹拌される工程を経る。そして、図示
しないポンプによって被処理水は流入管１１を介してフ
ロック形成槽１０内のａ室へ所定圧力をもって流入され
る。すると、水中の凝集物は上流のａ室から最下流のｈ
室まで各隙間を通りながら上昇・下降を繰り返しながら
流下するが、この間に、微小な凝集物同士が集合して徐
々により大きな塊であるフロックと化してゆく。

【００１６】そして、上記フロック形成過程の比較的初
期の段階に位置するｃ室において、ノズル３３から気泡
が噴出される。気泡発生装置２０では、加圧ポンプ２５
でもってｈ室から取り込まれた処理水に対してエアーを
混入させて加圧空気溶解水を生成する。その後、加圧空
気溶解水は余剰空気分離槽２７へ送られる。

【００１７】余剰気体分離槽２７へ送られた加圧空気溶
解水はケーシング２８内部で余剰空気を頂上部付近に分
離される。このとき、ケーシング２８内に貯溜された余
剰空気が一定圧力以上に達したら、リリーフバルブ３０
を開放してケーシング２８内部の圧力を一定に保持す
る。このようにして、余剰空気と分離された加圧空気溶
解水は、供給管３１を経由して、減圧弁３２で大気圧に
まで減圧された状態でノズル３３へ供給されるため、加
圧空気溶解水中に溶解していた空気が微細気泡として発
生し、ノズル３３からは気泡としてフロック形成槽１０
内に噴出される。

【００１８】そして、ノズル３３から噴出された気泡は
凝集物に付着して槽の表面に浮上させる。ところで、気
泡が供給されるｃ室においては、まだフロック形成槽１
０内の流速も比較的速く、かつ流入管１１からの経路長
さも短いため、凝集物同士の凝集も進んでおらず、フロ
ックとしてまだ未成熟の段階である。したがって、気泡
はこの未成熟状態の小さな凝集物の表面に付着する。こ
のような気泡を付着させた凝集物同士が集合して形成さ
れたフロックは、表面のみならず内部にまで気泡を取り
込んだものとなり、大きな浮力を持つため、フロック形
成槽１０内の途中で浮遊することなく表面にまで確実に
浮上することができる。そして、大半のものはｃ室から
ｆ室に至るまでの上昇・下降を繰り返す間に、気泡を取
り込んだフロックを形成して水面に浮上する。かくし
て、浮上したフロックを回収してやれば、ｈ室に流下し
た段階では所望の処理水として流出管１２より排水され
る。

【００１９】さて、本実施形態では、余剰空気分離槽２
７へ注入された加圧空気溶解水が、噴出管２９の開口部
２９Ａからケーシング２８内部へ注入される。このと
き、開口部２９Ａから勢い良く飛び出した加圧空気溶解
水が、天井壁２８Ａへ衝突して分散されてケーシング２
８頂上部付近の余剰空気層に降り注がれる。このとき、
既にケーシング内部に蓄積されていた加圧空気溶解水の
表層付近でも開口部２９Ａから降り注がれた加圧空気溶
解水により表層が乱れることで余剰空気が巻き込まれる
ことにより、余剰空気を加圧空気溶解水に溶解させるこ
とができる。

【００２０】このように、本実施形態の余剰空気分離槽
によれば、ケーシング２８内で加圧空気溶解水に対して
余剰空気を溶解させ、空気の溶解度を向上させることが
できる。従って、フロック形成槽１０内に噴出される気
泡の量を増加させ、効果的に凝集物を浮上させることが
可能となる。また、噴出管２９の開口部２９Ａから噴出
した加圧空気溶解水は、半球状に形成された天井壁２８
Ａに衝突されるので、ケーシング２８内に均一に分散で
きて余剰空気を溶解させ易い。

【００２１】＜他の実施形態＞本発明は上記記述及び図
面によって説明した実施形態に限定されるものではな
く、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に
含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内
で種々変更して実施することができる。 （１）上記実施形態では、ケーシング２８の内部を挿通
する噴出管２９であったが、ケーシングの外部に配管を
取り回して天井壁に開口部を設け、この開口部から内部
に加圧空気溶解水を注入する噴出管であっても良い。 （２）上記実施形態では、ケーシング２８の天井壁２８
Ａは半球状であったが、例えば天井壁に波状板を配設し
て、加圧空気溶解水の分散を促すようにしたものであっ
ても良い。 （３）上記実施形態において、噴出管２９の開口部２９
Ａがノズル状となったものであっても良い。 （４）上記実施形態におけるフロック形成槽１０ではｃ
層にノズル３３を配設してあったが、他の層にノズルを
配設するものであっても良く、また、ｃ層１箇所に限ら
ず複数の層にノズルを配設するものであっても良い。 （５）上記実施形態では、フロック形成槽１０は複数の
室に分割されていたが１つの室で構成されるものであっ
ても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態における浄水システムの要部を示す
概要図

【図２】余剰空気分離槽の概略図

【図３】従来例における水処理方法の工程を説明する概
念図

【符号の説明】

２７…余剰空気分離槽 ２８…ケーシング（本体） ２８Ａ…天井壁 ２９…噴出管（挿通管） ２９Ａ…開口部（先端開口部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D011 AA01 AB10 AC01 4D037 AA11 AB02 BA03 BA23 CA06 CA08 4G035 AA01 AB22 AE13 AE19

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加圧状態で液体と気体とを混合して前記
   気体を前記液体に溶解させて生成された加圧気体溶解液
   を一時的に密閉された本体の内部に貯溜して、混合した
   前記気体のうち前記液体に溶解されなかった余剰気体を
   前記加圧気体溶解液の液面の上方に分離する余剰気体分
   離槽であって、 前記余剰気体の溜まっている上部から前記加圧気体溶解
   液を前記本体内に貯留している前記加圧気体溶解液の液
   面へ落下させることを特徴とする余剰気体分離槽。
2. 【請求項２】 前記本体の天井壁はドーム状に形成され
   ると共に、 前記加圧気体溶解液を前記本体内に注入する挿通管を前
   記本体内部に挿通させ、かつ、前記挿通管の先端開口部
   を前記天井壁に臨ませるようにして備え、 前記先端開口部から噴射した前記加圧気体溶解水を前記
   天井壁に衝突させて分散させることを特徴とする請求項
   １記載の余剰気体分離槽。