JPS6348563B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、上下水や産業廃液に於けるスラジ分
離や油分分離などのような、懸濁液中の微粒子分
離方法に係るものである。

〔従来の技術〕

従来よりこの種の懸濁液中の微粒子を分離する
のに、種々の凝集・沈殿装置が用いられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら従来の方法においては、凝集沈殿
に時間がかかり、また、生成フロツクの密度が小
であり、設備も大型となるという問題点があつ
た。

本発明は、液中微粒子の凝集を高能率に行い凝
集・沈殿装置の小型化を図ると共に、固体粒子の
場合は生成フロツクの密度を大として後端の脱水
操作をも有利とする懸濁液中の微粒子分離方法を
提供することを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、凝集剤を加えた懸濁液と、互に平行
に配備された複数の柱状物体とを、相対的に、前
記柱状物体に対し直角方向に移動せしめて、前記
柱状物体の後方の懸濁液中にカルマン渦を生ぜし
めて懸濁微粒子を凝集せしめることを特徴とする
懸濁液中の微粒子分離方法である。

〔作用〕

前述の目的を達成するために、発明者らは研究
を重ね、その折に得た知見に基づいて本発明がな
された。

即ち、先ず本発明は、次の如き現象に着目され
てなされたものである。

(1) レイノルズ数が約60〜5000の範囲で、円柱の
ような柱状物体Ａ（グラブ・ボデイ）に流れが
当ると、第１図に示す如く物体の背後に規則性
のある二列のカルマン渦Ｃの渦列ができ、渦の
発生サイクルＮはＮ≒0.2V／Ｄ（Ｖは物体と流
体の相対速度、Ｄは円柱の等価直径）となり、
流体を加振すること。

(2) 渦の中心部は急激な圧力降下を惹き起すため
液中の微粒子は圧力差によつて渦の中心部に吸
い寄せられ凝集すると同時に相互に圧着される
こと。

そしてこれらの(1)及び(2)の現象に関して、レイ
ノルズ数はRe＝DV／ν（νは流体の動粘性係数）
であるから、柱状物体の等価直径Ｄ及び液と物体
との相対速度Ｖを適宜選定することにより前記の
カルマン渦Ｃが安定して発生し易い条件を作るよ
うに制御することは容易である。

柱状物体Ａの背後に相次いで発生するカルマン
渦Ｃは流体よりも遅い速度で移動しながら次第に
減衰していくが、この間に液中の微粒子は低圧の
渦心部に吸い寄せられて急速に凝集し成長すると
同時に、渦心部の急激な圧力降下による加速度で
固体粒子は相互に圧着されるために生成フロツク
の密度が大きくなる。

即ち、粒子の急速な成長とその密度の大きくな
ることとの相乗効果によつてフロツクの沈降速度
は著しく大きくなるので、凝集装置の小型化のみ
ならず沈殿装置も小型化される。

又、生成フロツクの密度が大きくなることによ
つて後端の脱水操作も有利となるメリツトがあ
る。

更にカルマン渦による流体の加振作用により粒
子が振動するので、渦外の粒子の凝集も若干促進
される。

本発明では、このようにカルマン渦の、渦の中
心の圧力降下により吸引が行われ、微粒子を急速
に凝集、成長、圧着する作用、及びカルマン渦の
発生サイクルにより流体を加振する作用を利用し
て高性能の凝集分離を行うのであるが特にこれら
の作用の原動力であるカルマン渦の発生、維持、
再生が安定して行えるようになつている。

即ち、本発明では柱状物体に対し相対的に直角
方向に液を移動せしめるようになつているのでカ
ルマン渦を安定して発生せしめることができる。
また、一度発生して、下流（柱状物体に対して相
対的な流れにおける下流）に移動するカルマン渦
は、その渦の中心軸は柱状物体に平行な方向を保
ちながら移動してゆくが、本発明においては他の
柱状物体も互に平行、即ち、発生したカルマン渦
の渦の軸と平行なので、渦の軸を異なる向きに撹
乱してカルマン渦を消滅させることなくこれを維
持し、また、下流側の柱状物体にて再生されるカ
ルマン渦の渦の軸も皆平行であるので、異なる方
向の軸を持つカルマン渦が衝突し、干渉し合つて
消滅して乱流となるようなことがなく、カルマン
渦の発生、維持及び再生が、常に同じ方向の軸の
渦として安定して行われる。

このように流路のどこでも常に同じ方向のカル
マン渦が維持されるので、渦の中心に保持された
微粒子は積極的に散逸させられることなくカルマ
ン渦の中心に長い時間の間保持され、その間に低
圧の渦の中心部への圧力により凝集及び成長が引
続き行われて促進され、固体粒子は相互に圧着さ
れ続けて生成フロツクの密度が大になる。

流体と相対運動を行う柱状物体（グラブ・ボデ
イ）の配設は簡単であるから、本発明によれば簡
単な付加装置により、前記のように懸濁液中の微
粒子の凝集を高能率に行うことが出来、凝集・沈
殿装置の小型化ならびに固体粒子の場合は後端の
脱水操作をも有利にできるなど排水処理その他の
液体処理産業上応用可能な範囲は広い。

〔実施例〕

本発明の実施例を図面により説明する。

第２図は阻流板方式の実施例で、ａは平面断面
図、ｂはａのＸ―Ｘ断面図を示す。原水は入口１
により、入口付近でノズル２より凝集剤（例えば
高分子）を添加する。阻流板３で形成される流路
内には複数の柱状物体４を互に平行に、かつ流路
内の流れにほぼ直角となるよう垂直に設けてあ
る。柱状物体４はカルマン渦の減衰に備え、くり
返しカルマン渦を発生させ得るように適宜間隔
に、かつ生成されたカルマン渦の軸の方向を乱さ
ないように、互に平行に、垂直にセツトしてあ
る。流体が流路を通過する間に、前記の原理でフ
ロツクは凝集し且つ圧密されて急速に沈殿して下
部のスラジ抜出し口６より排出され、流体出口５
から処理水（清澄水）が得られる。

第３図は傾斜板方式の実施例で、側断面図を示
す。原水は入口１′より入り、ノズル２′より凝集
剤を添加する。傾斜板３′で仕切られた平行流路
内に前記同様複数の柱状物体４′を互に平行にか
つ流れに対し直角になるようほぼ水平に支えて適
宜間隔で設けてある。流体が流路を上昇する間に
各柱状物体４′により繰り返し発生するカルマン
渦により微粒子は凝集、成長、圧着が促進され前
記同様フロツクは急速に沈殿し、傾斜板３′の上
面をスライドして下部のスラジ抜出し口６′より
排出され、流体出口５′から処理水が取り出され
る。

第４図は撹拌方式の実施例で、ａは側断面図、
ｂはａのＹ―Ｙ断面図を示す。撹拌方式の場合は
柱物体を運動させて流体との相対速度を生ぜしめ
るケースである。原水は入口１″より入り、ノズ
ル２″より凝集剤を添加して内筒３″で囲まれ流凝
集室に導かれる。凝集室内では、同心円上に互に
平行に垂直に配した複数の柱状物体４″が駆動機
７によつて回転され、原水が各柱状物体４″に対
して直角の方向に相対的に移動する。此の場合、
柱状物体４″の取付半径ｒに比例して速度Ｖが変
るので、カルマン渦による振動数を一致させ加振
作用による渦外の粒子凝集降下も狙う意味で、柱
状物体４″の直径Ｄはｒに比例して変化させ、振
動数Ｎ≒0.2V／Ｄを一定にするとよい（第４図
ｂ参照）。凝集室内では、柱状物体４″の背後に発
生するカルマン渦によつて、前記原理によりフロ
ツクは凝集し且つ圧密されて急速に沈殿し、外筒
タンク８の下部のスラジ抜出し口６″より排出さ
れる。処理水は外筒タンク８の上縁よりオーバー
フローして流体出口５″より取出される。

以上液中の固体粒子の部位例として下水処理の
場合の実施例について説明したが、液液分離例と
して例えば含油廃水の油分分離の場合も前記の原
理によつて水中の油分を凝集させることができ
る。此の場合、凝集した油のフロツクは水より軽
いので浮上させて取り出される。

〔発明の効果〕 本発明により、柱状物体に対して相対的に直角
に液が流れることにより、カルマン渦が安定して
発生し、各柱状物体が互に平行に配備されている
ので発生するカルマン渦の軸は全て平行であり、
軸の方向が異なるために干渉し合つて乱流となり
カルマン渦を消滅させてしまうようなことがな
く、カルマン渦が安定して維持、再生され、微粒
子はカルマン渦の中に長時間保持され、凝集、成
長、圧着が促進され、液中の微粒子の凝集を高能
率に行い、装置の小型化をはかり、固形粒子に対
しては生成フロツク密度を大として後方設備の負
担を減少せしめる懸濁液中の微粒子分離方法を提
供することができ実用上極めて大なる効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理を説明する原理図、第２
図は阻流板方式の実施例でａは平面断面図、ｂは
Ｘ―Ｘ断面図、第３図は傾斜板方式の実施例を示
す側断面図、第４図は撹拌方式の実施例でａは側
断面図、ｂはＹ―Ｙ断面図である。 １，１′，１″……入口、２，２′，２″……ノズ
ル、３……阻流板、３′……傾斜板、３″……内
筒、４，４′，４″……柱状物体、５，５′，５″…
…流体出口、６，６′，６″……抜出し口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 凝集剤を加えた懸濁液と、互に平行に配備さ
   れた複数の柱状物体とを、相対的に、前記柱状物
   体に対し直角方向に移動せしめて、前記柱状物体
   の後方の懸濁液中にカルマン渦を生ぜしめて懸濁
   微粒子を凝集せしめることを特徴とする懸濁液中
   の微粒子分離方法。