JP2008100134A - 気液混合装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】円筒形の密閉容器24と、密閉容器24内に気液を導入する流体導入管25が設けられ、流体導入管25の先端部は、流体導入口28として、密閉容器24の内底面に近接して開口する。これにより、流体導入口28を介して密閉容器24内に導入された気液が、密閉容器24の内面に沿って左右へ扇状に薄層拡散し、密閉容器24内に高速渦流を形成し、この高速渦流によって効率よく気液が混合され、液体中の溶存酸素濃度が高められるようにする。
【選択図】図5
Description
図13は図6に示す本ノズル構造30の効果実験を行ったときの実験サンプルの説明図であり、(a)は本ノズル構造30、(b)は本ノズル構造30との比較に用いたノズル構造(以下「比較ノズル構造90」という)を示したものである。比較ノズル構造90は本ノズル構造30のような吸込孔31や噴出孔32の区別がなく、そのノズル構造中央部に1つの孔91を設けたものとした。
(i) 本ノズル構造
吸込孔の面積:19.165mm2、
噴出孔の面積:28.26mm2(7.065mm2(1孔)×4の合計面積)
(ii) 比較ノズル構造
1つの孔の面積:45.3416mm2
本実験(1)においては、本ノズル構造30と比較ノズル構造90から噴出させる流体については水道水とし、水道水を水槽に溜め、圧力ポンプを介して0.1MPa〜0.6MPaの範囲で0.1MPa刻みで段階的に装置10Aの流体導入管25(図5参照)に水道水を導入した。排水量はポリバケツに排水した水の重量を計量し、比重1.0として容量を算出した。
0.1MPaの水道水を導入した場合には、4つの噴出孔32全てから水道水が排出されたが、ノズル構造中央の吸込孔31からも僅かに水道水が排出されていることを確認した。導入する水道水の圧力が0.2MPa以上になると、4個の噴出孔32のみから水道水が排出され、吸込孔31からの排水はまったくなかった。この状況は、4個の噴出孔32のうち1つの噴出孔を指で塞ぎ、側面から観察し、吸込孔31からの噴出しの有無を確認するものとした。
図14の表1に示したように、各圧力時の排水量の計量は6回繰り返し、平均排水量と標準偏差を算出した。0.1MPa〜0.6MPaまで、各圧力時における本ノズル構造30と比較ノズル構造90の排水量は、比較ノズル構造と比べて本ノズル構造の方が、平均排水量で1.5割から2.5割の増量となった。この差を比較すると、図15の表2から、スチューデントt検定により、各圧力時のすべてにおいて有意な差が認められた(α<0.05;両側検定)。この試験では、前述の如く、本ノズル構造30と比較ノズル構造90とにおける各噴出し用の孔(本ノズル構造30では4つの噴出孔32のみ、比較ノズル構造90では1つの孔91である)の単純な面積の比較では、比較ノズル構造90の方が本ノズル構造30よりも、約1.6倍の面積を有するが、排水量は逆転し、本ノズル構造30の方が排水量が多くなっている。厳密に考えると、本ノズル構造中央の1つの吸込孔31で生じている筈の吸込みと排出の量を計測できればよいが、この計測は不可能である。従って、噴出孔32の面積比から確実に広い面積の孔を有するノズル構造でも単一孔であれば排出の効率が抑制されることが分る。
本実験(2)では、2t容量の大型水槽を用い、1tの水道水を溜め、圧力ポンプを介して0.3〜0.4MPaの圧力で、本ノズル構造30を採用した装置10A(図5参照)と、比較ノズル構造90を採用した装置10Aから、それぞれ同じ水槽内へ水道水を排出させるものとした。これと同時に100g(乾燥重量)の砂(粒径;0.2〜1.7mm)を圧力ポンプの取水口から1分間吸わせた。時間の経過に伴う溶存酸素濃度の上昇を溶存酸素測定器で計測した。
本ノズル構造を採用した気液混合装置10A(以下「本装置」という)では、圧力ポンプの取水口から吸わせた砂100g(乾燥重量)のうち、17g(乾燥重量)の砂が排出された。本装置10Aを分解したところ、密閉容器24の内部から28g(乾燥重量)の砂を回収したが、吸込孔31や噴出孔32等に砂の詰まりは生じていなかった。砂は、密閉容器24内で発生する渦による遠心分離が作用し、密閉容器24内に残存していたものと考えられる。残りの55gの砂は、おそらく圧力ポンプと配管内に存在していると推測する。
S1、S2、S3、S4 水処理システム
1 調整槽
2 曝気槽
3 沈殿槽
4 ポンプ
6 第1のポンプ
6A ポンプ吸込口
6B ポンプ吐出口
7 エジェクタ装置
8 第2のポンプ
8A ポンプ吸込口
8B ポンプ吐出口
9 ミキサ装置
10A、10B、10C 気液混合装置
11 取水管路
12A、12B 継ぎ手
13 管体
14 絞り部
15 気体導入管
16 モータ
17 給水管路
17A 返送汚泥の吐出口
18A 管継ぎ手
18B 管継ぎ手
19 管体
20 攪拌手段
21 貫通孔
22 攪拌板
23 スペーサ
24 密閉容器
25 流体導入管
26 流体吐出口
27 吐出筒
28 流体導入口
30 流体吐出口のノズル構造
31 吸込み用の孔(吸込孔)
32 噴出し用の孔(噴出孔)
33 戻り管路
41A、41B 回転流形成部
42 流体導入路
43A 管継ぎ手
44 円錐状突起
45 気液混合室
46 ノズル流路
47 テーパ孔
48 隙間傾斜流路
49 回転流通過流路
50 第1のテーパ流路
51 第2のテーパ流路
52 オリフィス流路
53 連結筒
54 上段ブロック
55 中段ブロック
56 下段ブロック
57 オリフィス板
58 キャップ
59 凹部
60 吐出孔
70 汚泥返送ルート
71 返送汚泥・返送用のポンプ
72 汚泥返送管路
72A 返送汚泥の吐出口
73 汚泥返送ルート
100 制御盤
101 流量計
90 比較ノズル構造
91 孔
Claims (8)
- 円筒形の密閉容器と、
上記密閉容器内に気液を導入する流体導入管と、
上記密閉容器内から気液を吐出させる流体吐出口とを具備し、
上記流体導入管は、上記密閉容器の内外周壁を貫通して該密閉容器内に入り込み、この入り込んだ流体導入管の先端部が、流体導入口として、上記密閉容器の内底面に近接して開口するように設けられていること
を特徴とする気液混合装置。 - 上記流体吐出口は、その中央に設けた吸込孔と、この吸込孔の周囲に設けた複数の噴出孔とを有するノズル構造からなること
を特徴とする請求項1に記載の気液混合装置。 - 上記吸込孔の口径は上記噴出孔の口径より大きく設けたことを特徴とする請求項2に記載の気液混合装置。
- 上記流体吐出口の流体吐出側に吐出筒が取り付けられていることを特徴とする請求項2または3のいずれかに記載の気液混合装置。
- 上記吐出筒の外側から上記流体吐出口の流体吐出側陰圧部に連通する気体導入管を備えることを特徴とする請求項4に記載の気液混合装置。
- 直列に接続された2段の回転流形成部と、
上記前段の回転流形成部へ気液を導入する流体導入路とを備え、
上記前段の回転流形成部は、
底面に円錐状突起を有する円環状の気液混合室と、上記流体導入路の下流端に一端を開口し、他端を上記円錐状突起の底部周囲に開口した左右のノズル流路とを有し、左右のノズル流路を介して上記円錐状突起の左右両側に気液を噴射することにより、上記円錐状突起を中心として上記気液混合室内で気液を回転させ、その回転流による乱流状態によって気液を混合し、
上記後段の回転流形成部は、
気液の流れ方向に沿って流路径が徐々に拡がる形状のテーパ流路からなり、上記気液混合室で回転させられた気液を上記テーパ流路へ導くことにより、テーパ流路内で当該気液を更に回転させ、その回転流によって気液を混合すること
を特徴とする気液混合装置。 - 上記テーパ流路の下流端に、気液の流れ方向に沿って流路径が徐々に狭くなる形状の別のテーパ流路が接続されていること
を特徴とする請求項6に記載の気液混合装置。 - 上記別のテーパ流路の下流端に、微細気泡を形成するためのオリフィス流路が接続されていること
を特徴とする請求項7に記載の気液混合装置。
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