JP3849986B2 - 気液溶解装置 - Google Patents
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Description
まず、特開平5−168981号公報、特開平7−185281号公報、特開2002−200415号公報に開示される技術では、泡状の酸素や空気を直接貧酸素化した水域へ送り込むと、そのほとんどが水面へ浮上してしまうため、酸素濃度を効率的に高められないという問題点があった。
[図2]実施の形態1の気液溶解装置の主要部分の概略構成例を示した断面図である。
[図3]実施の形態1の気液溶解装置の主要部分を斜め上方から模式的に表した図である。
[図4]実施の形態1で説明した気液溶解装置により処理した水の溶存酸素量の変化を装置の運転時間とともに示したグラフである。
[図5]従来装置の概略図である。
[図6]気液溶解装置を陸上に設置した場合の説明図である。
[図7]実施の形態3の気液溶解装置の主要部分の概略構成例を示した断面図である。
[図8]実施の形態3の気液溶解室に設けられた孔部分を含む断面図である。
[図9]実施の形態4の気液溶解装置のノズル部分の外観斜視図である。
2、22、32 ノズル
2a 先端部分
2b、32b 噴出口
3、23 ポンプ
4、24 酸素供給部
5、25 気液溶解室
5a 天板部分
5b、25b 孔
6、26 気液分離室
6a、26a ガス抜孔
6b、26b、 送水口
10 固定部
11 気液混相流体
12 汲上ホース
13 送水ホース
25a 天井
27 隔壁体
27a 上部
30 台座
31 脚部
34 空気の供給管
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本実施の形態の気液溶解装置を利用して湖の貧酸素化を改善する例を示した説明図である。図2は、本実施の形態の気液溶解装置の主要部分の概略構成例を示した断面図である。図3は、本実施の形態の気液溶解装置の主要部分を斜め上方から模式的に表した図である。気液溶解装置1は、湖Aの貧酸素水域Bから水を取り込みノズル2へ供給するポンプ3と、酸素を含んだガス(以下、酸素ガスと適宜称する。またこの酸素ガスとして空気を用いることができる。)をノズル2へ供給する酸素供給部4と、ポンプ3が供給する水と酸素供給部4が供給する酸素ガスとを気液溶解室5内の天板部分5aへ向けて噴出させるノズル2と、ノズル2から噴出した水と酸素ガスとを攪拌して高濃度酸素溶解水を生成する気液溶解室5と、気液溶解室5内で生成した高濃度酸素溶解水と水に溶けなかった酸素ガスの気泡とを貯留して分離する気液分離室6と、を有している。
実施の形態1では、「酸素」を高濃度に溶解させた水を得る装置を挙げたが、これに限ることなく、ある気体成分を液体に溶存させたい場合にも、同様の構成を用いることができる。その構成としては、液体と気体の気液混相流体を供給する供給部と、上部で気液混相流体の流れを受け止めつつ下部に流体の逃がし孔を設けた気液溶解室と、気液溶解室に貫入し、供給部が供給する気液混相流体を気液溶解室の上部へ向けて上向きに噴出させるノズルと、逃がし孔を介して気液溶解室と連通しつつ、気液溶解室の外側に配され、逃がし孔からの気液混相流体を貯留して液体を気体から分離する気液分離室と、気液分離室で分離された液体を取り出す取出口と、を設ける構成が挙げられる。このとき、ノズルからの噴出の勢いと天板部分からの還流とによる攪拌により液体中の気体成分の溶存濃度を高めることができる。
次に、海水対応型の気液溶解装置について説明する。海水や塩分濃度の高い汽水域で実施の形態1の気液溶解装置を1駆動すると、泡が極めて微小となり、気液分離室内で気泡と海水との分離がほとんど進まない現象が生じる。これは、塩分により気泡が極めて微小となってしまい、浮力よりも、例え緩やかであったとしても水流がまさるためである。実施の形態3では、旋回流を用いて気泡と海水との分離を行う装置について説明する。
実施の形態4では、自然吸気によりノズルから気液混相流体を噴出させる装置について説明する。図9は、実施の形態4にかかる気液溶解装置のノズル先端部分の斜視図である。本実施の形態の気液溶解装置は、ノズル32内に空気の供給管34が噴出口32bと同一面の位置まで通してある。ノズル32は、噴出口32bに向かって先細りに形成されているので水が付勢されて噴出する。このとき、圧力差が生じ空気の供給管34から空気が吸引され、結果としてノズル32から噴出する流体が気液混相流体となる。
Claims (15)
- 貧酸素水域から取り込んだ水に酸素を含んだガスを溶解させて溶存酸素濃度を高め、当該貧酸素水域へ溶存酸素濃度の高まった水を送り返す気液溶解装置であって、
前記貧酸素水域から処理すべき水を取り込む取水部と、
前記酸素を含んだガスを供給する供給部と、
下部に少なくとも一つの孔を有し上部に天板を有する有底の気液溶解室と、
前記供給部が供給するガスと前記取水部が供給する水とを前記天板内壁に衝突するよう上向きに噴出させ、ガスの気泡と水とで前記気液溶解室内を満たすと同時に、噴出させたガスと水との勢いによって気泡と水とを激しく攪拌させるノズルと、
前記気液溶解室の外部に配され、前記気液溶解室と前記孔を介して連通しており、前記気液溶解室から前記孔を通って流出する気泡と水とを貯留しつつ分離し、上部には分離した気泡を外部へ逃がすガス抜孔を有し、下部には気泡と分離した水を取り出す取出口を有する気液分離室と、
前記取出口から取り出される水を前記貧酸素水域に送り返す送水部と、
を有したことを特徴とする気液溶解装置。 - 前記天板をドーム形状としたことを特徴とする請求項1に記載の気液溶解装置。
- 前記ノズルの先端部分を噴出口に向かって先細りとなるようにしたことを特徴とする請求項1または2に記載の気液溶解装置。
- 前記気液分離室内に前記気液溶解室を収容したことを特徴とする請求項1、2または3に記載の気液溶解装置。
- 前記孔の総断面積を前記ノズルの噴出口の面積より広くしたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の気液溶解装置。
- 少なくとも、前記取水部、気液溶解室、ノズル、および、気液分離室を、前記貧酸素水域中に設置したことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の気液溶解装置。
- 前記気液溶解室の側面を円筒形状ないし軸対称形状になるように形成して前記気液分離室内に収容し、
さらに、開放された上部を有し側面が円筒形状ないし軸対称形状であって上部にいくに従って先細りに形成された隔壁体を前記気液溶解室と前記気液分離室との間に配し、
前記孔を介して前記気液溶解室から前記隔壁体側へ移動する気泡と水とを、前記気液溶解室の径方向に対して所定の角度をつけて流出させ、
前記気液溶解室外側と前記隔壁体内側との間に上方に移動していく旋回流を発生させることを特徴とする請求項1、2または3に記載の気液溶解装置。 - 前記気液溶解室の厚みを利用して、前記孔の穿孔方向を前記所定の角度のついた方向とすることを特徴とする請求項7に記載の気液溶解装置。
- 液体と気体の気液混相流体を供給する供給部と、
上部で気液混相流体の流れを受け止めつつ下部に流体の逃がし孔を設けた気液溶解室と、
気液溶解室に貫入し、供給部が供給する気液混相流体を気液溶解室の上部へ向けて上向きに噴出させるノズルと、
逃がし孔を介して気液溶解室と連通しつつ、気液溶解室の外側に配され、逃がし孔からの気液混相流体を貯留して液体を気体から分離する気液分離室と、
気液分離室で分離された液体を取り出す取出口と、
を有し、
ノズルからの噴出の勢いと気液溶解室の上部からの還流とによる攪拌により液体中の気体成分の溶存濃度を高める気液溶解装置。 - 気液溶解室の上部をドーム状に形成したことを特徴とする請求項9に記載の気液溶解装置。
- ノズルの先端部分を噴出口に向かって先細りとなるように形成したことを特徴とする請求項9または10に記載の気液溶解装置。
- 気液分離室内に気液溶解室を収容したことを特徴とする請求項9、10または11に記載の気液溶解装置。
- 逃がし孔の総断面積をノズルの噴出口の面積より広くなるように形成したことを特徴とする請求項9〜12のいずれか一つに記載の気液溶解装置。
- 気液溶解室の側面を円筒形状ないし軸対称形状になるように形成して気液分離室内に収容し、
さらに、開放された上部を有し側面が円筒形状ないし軸対称形状であって上部にいくに従って先細りに形成された隔壁体を気液溶解室と気液分離室との間に配し、
逃がし孔を介して気液溶解室から隔壁体側へ移動する気液混相流体を、気液溶解室の径方向に対して所定の角度をつけて流出させ、
気液溶解室外側と隔壁体内側との間に上方に移動していく旋回流を発生させることを特徴とする請求項9、10または11に記載の気液溶解装置。 - 気液溶解室の厚みを利用して、孔の穿孔方向を気液溶解室の径方向から所定の角度のついた方向とすることを特徴とする請求項14に記載の気液溶解装置。
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