JPH11188255A - 気液混合槽 - Google Patents

気液混合槽

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JPH11188255A
JPH11188255A JP9366173A JP36617397A JPH11188255A JP H11188255 A JPH11188255 A JP H11188255A JP 9366173 A JP9366173 A JP 9366173A JP 36617397 A JP36617397 A JP 36617397A JP H11188255 A JPH11188255 A JP H11188255A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
water
treated
liquid
float
Prior art date
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Pending
Application number
JP9366173A
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English (en)
Inventor
Giichi Harada
義一 原田
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Takaoka Toko Co Ltd
Original Assignee
Takaoka Electric Mfg Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 被処理水と小気泡のガスを混合し、前記被処
理水に前記ガスを溶解あるいは反応させる気液混合槽に
おいて、前記混合槽内の気液境界面からの溶存ガス成分
の発散を抑制することで、ガス溶解水の製造効率あるい
は供給ガスによる液中の被処理成分の分解効率を向上さ
せる。 【解決手段】 気液混合槽20内の被処理水22には、
気液境界面26がほぼ隠れる程度の数量の浮き子1を浮
遊させ、給水管8を介して浮き子1が浮遊する水面の下
方に注入される被処理水22と、送気管32および散気
装置23を介して供給される小気泡のガス25を混合す
る。また、浮き子1は中空に形成され、この中空部内に
は液体および気体を収納させて、浮き子1の比重が被処
理水22の比重のほぼ1/2になるようにして、浮き子
1の上半分がガス相27中に、下半分が被処理水22中
に位置するように浮遊させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、用水あるいは排水
等の水処理システムに使用する気液混合槽に関する。
【0002】
【従来の技術】水処理システムにおいて使用されている
ガス成分を被処理水中に溶解させるための気液混合槽、
または被処理水中の溶存成分とガス成分を反応させるた
めの気液混合槽の従来例を図4に示す。
【0003】混合槽20内においては、ポンプ21によ
り給水管31から供給された被処理水22は、コンプレ
ッサ24により圧送されるとともに送気管32を介し
て、混合槽20内部の下方に設置された散気装置23か
ら小気泡として供給されるガス25と、気液混合され
る。
【0004】また、小気泡のガス25は被処理水22中
に溶解あるいは反応しながら、浮力により上方に向かっ
て移動し、気液境界面26を介してガス相27に放出さ
れ、排気管28を通って系外に排気される。なお、ガス
25を溶解あるいは反応させた処理水29は、排水管3
0を通して移送される。
【0005】上記従来の気液混合槽において、被処理水
22とガス25の成分の反応が無い場合、すなわち供給
するガス25の成分を被処理水22中に溶解させる目的
で使用する場合には、被処理水22中におけるガス25
の成分の溶存濃度CA の上昇速度は(1)式に従う。
【0006】 dCA /dt=kL1(CX −C) ・・・(1) CX :供給されるガスの気相濃度に対して平衡となる溶
存ガス濃度 C : 溶存ガス濃度
【0007】(1)式から明らかなように、ガス25の
溶存濃度(式中、CA と記す。)の上昇速度(式中、d
A /dtと記す。)は、液側総括物質移動係数(式
中、kL と記す。)および単位体積あたりの気液接触面
積(式中、a1 と記す。)に比例する。なお、ここで示
す気液接触面積a1 は、被処理水22の単位体積中に含
まれるガス25の気泡の表面積の和に相当する。
【0008】さらに、これに並行して被処理水22中に
溶解したガス25の成分は、混合槽20内の気液境界面
26からガス相27に発散し、被処理水22中における
ガス25の成分の溶存濃度CA を低下させる。なお、発
散にともなう溶存濃度CB の減少速度は、(2)式に従
う。
【0009】 dCB /dt=kL2(C−CY) ・・・(2) C :溶存ガス濃度 CY :気液境界面上部のガス相に溜まった供給ガスの気
相濃度に対して平衡となる溶存ガス濃度
【0010】(2)式から明らかなように、溶存ガス2
5の発散にともなう溶存濃度(式中、CB と記す。)の
減少速度(式中、dCB /dtと記す。)は、液側総括
物質移動係数kL および単位体積あたりの気液接触面積
(式中、a2 と記す。)に比例する。なお、ここで示す
気液接触面積a2 は、気液境界面26の表面積を混合槽
20内に貯留する被処理水22の容積で除した値に近似
できる。
【0011】したがって、ガス25の成分を被処理水2
2中に溶解させる目的で使用する従来の気液混合槽で
は、小気泡化させたガス25の成分の溶解による溶存濃
度CAの上昇と、気液境界面26からの発散にともなう
溶存濃度CB の低下が並行して起こり、この両現象と被
処理水22の供給量で処理水29におけるガス25の成
分の溶存濃度が決定される。
【0012】次に、供給されるガス25の成分を被処理
水22と反応させる場合には、被処理水22中の溶存ガ
ス濃度CC の減少速度は、(3)式に従う。
【0013】 dCC/dt=kL3(C−CY)+kC ・・・(3) k :ガス成分と溶液中の被処理成分の反応速度定数
【0014】混合槽20内において反応をともなう場合
には、(3)式から明らかなように、被処理水22中に
溶解した溶存ガス25の成分は、被処理水22中の被処
理成分との反応による消耗(式中、kCと記す。)、お
よび気液境界面26からの発散による消耗(式中、kL
3(C−CY)と記す。)により、溶存濃度(式中、C
C と記す。)の低下が生じる。
【0015】したがって、溶存ガス25の発散にともな
う溶存濃度CC の減少量kL3(C−CY)は、単位体
積あたりの気液接触面積(式中、a3と記す。)、すな
わち気液境界面26の表面積を混合槽20内に貯留する
被処理水22の容積で除した値に比例し、前記(2)式
に示した気液間に反応をともなわない場合と同様の傾向
を示す。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来の気液混合
槽においては、ガス25の成分を被処理水22に溶解さ
せる場合、およびガス25の成分と被処理水22中の成
分を反応させる場合のいずれも、気液境界面26からの
溶存ガス25の発散が効率低下の原因となる。したがっ
て、過剰量のガス25の供給や被処理水22の混合槽2
0における滞留時間を延長することで処理性能を向上さ
せている。このため、過剰性能を備えたガス25の供給
源の設置や被処理水22の削減が必要となる。
【0017】そこで本発明は、気液混合槽における気液
境界面からの溶存ガス成分の発散を抑制することによ
り、ガス溶解水の製造効率や供給ガスによる液中の被処
理成分の分解効率を向上させることを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明では、混合槽内に被処理水を供給するととも
に、この被処理水中に小気泡としてガスを供給して、前
記被処理水に前記ガスを溶解あるいは反応させ、かつ前
記被処理水の上方に前記ガスのガス相が形成される気液
混合槽において、球状の浮き子を前記被処理水の水面全
体に浮遊させるとともに、前記浮き子の上半分が前記ガ
ス相中に、かつ下半分が前記被処理水中にそれぞれ位置
するようにする。これにより、混合槽内の気液境界面の
大部分が浮き子で遮蔽されるため、溶存ガス成分の発散
量に深く関与する気液境界面積を著しく低減できる。す
なわち、発散による溶存ガス成分の浪費を抑制すること
が可能となる。
【0019】また、前記浮き子は中空に形成することが
好ましい。これにより、浮き子の素材にかかわらず、浮
き子の上半分がガス相中に、かつ下半分が被処理水中に
それぞれ位置させることができる。
【0020】さらに、前記浮き子は中空部内に液体およ
び気体が収納することが好ましい。これにより、浮き子
の素材を減少させることができる。
【0021】また、前記被処理水を供給する給水管は、
前記混合槽内へ前記ガス相の位置から導入され、その先
端部が前記浮き子よりも下方の前記被処理水中に位置す
るようにすることが好ましい。これにより、被処理水の
水面に乱流を生じさせず、浮き子による気液境界面の遮
蔽効果を安定化させることができる。
【0022】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
を図1、図2および図3を用いて説明する。これらの図
において、浮き子1は被処理水22およびガス25によ
って容易に侵されない素材、例えばポリエチレンあるい
はポリプロピレンなどの樹脂によって、滑らかな外壁2
を有する球状に形成される。なお、使用条件によって
は、外壁2の外表面にフッ素樹脂によるコーティングを
施して、耐食性を向上させることが好ましい。
【0023】また、浮き子1は上半分がガス相27中に
位置し、下半分が被処理水22中に位置するように、被
処理水22に浮遊されており、しかも被処理水22の水
面全体、すなわち気液境界面26が浮き子1によってほ
ぼ隠れる程度の数量が浮遊されている。すなわち、浮き
子1の比重を被処理水22の比重のほぼ1/2に形成す
ることにより、浮き子1の上半分をガス相27に、下半
分を被処理水22中にそれぞれ位置させることができ
る。
【0024】この場合、浮き子1の素材の比重が被処理
水22の比重のほぼ1/2程度である場合には、浮き子
1はその素材のみで球状に形成すればよいが、ポリエチ
レンあるいはポリプロピレンなどの樹脂で浮き子1を形
成する場合には、これら樹脂の比重は被処理水22の比
重にほぼ等しく、1/2よりもかなり大きいので、外壁
2内に中空部を形成すればよい。
【0025】また、図1に示すように、中空部内の一部
には、外壁2と反応を生じない被処理水22あるいは水
などの液体3を収納し、残りの部分には、外壁2および
液体3と反応を生じない安定な気体4、例えば空気、窒
素あるいはアルゴンなどの不活性ガスを収納すれば、外
壁2を薄くすることができるので、浮き子1の素材を減
少することができる。
【0026】また、被処理水22を供給する給水管8
は、混合槽20内へガス相27の位置から導入し、その
先端部を下降させて、浮き子1よりも下方の被処理水2
2中に位置するように配設される。なお、他の部分につ
いては、上記従来の気液混合槽と全く同様に構成される
ので、同一符号を付し、その説明は省略する。
【0027】かかる本発明の気液混合槽においては、被
処理水22は、外部の給水ポンプ21により給水管8を
介して、気液境界面26に乱れが生ずることなく、気液
境界面26下の被処理水22中に注入される。また、被
処理水22に溶解あるいは反応させるガス25は、外部
のコンプレッサ24により送気管32および散気装置2
3を介して、小気泡として被処理水22中に供給され
る。
【0028】小気泡のガス25は、被処理水22中に溶
解あるいは反応しながら浮力により上方へ移動し、未溶
解あるいは未反応のガス25は、浮き子1の浮遊する気
液境界面26に到達する。なお、被処理水22はガス2
5と気液混合された後に、排水管30を介して、処理水
29として外部に排水される。
【0029】気液境界面26において、未溶解あるいは
未反応のガス25が被処理水22中からガス相27に放
出される状態を図3に示す。未溶解あるいは未反応の小
気泡のガス25は、浮き子1の外壁2に沿って気液境界
面26に向かって移動し、隣接する浮き子1の間に形成
されるわずかな気液接触面15からガス相27に放出さ
れる。
【0030】また、ガス25の放出に十分な気液接触面
15がない場合には、未溶解あるいは未反応の小気泡の
ガス25は蓄積した気溜まり17となり、浮き子1を押
しのけてガス相27に放出される。このとき、押しのけ
られる浮き子1は、上半分がガス相27中に、かつ下半
分が被処理水22中にそれぞれ位置するように浮遊して
いるため、容易に気液境界面26から浮き上がることな
く、矢印18の方向に回転しながら押しのけられ、気溜
まり17の放出とともに元の位置に戻るので、無駄な気
液接触面15が形成されることなく、気液境界面26は
常に浮き子1によって遮蔽されることになる。
【0031】したがって、混合槽20内におけるガス2
5の溶解または気液反応を行わせる場合、前記(2)式
および(3)式に示した気液境界面26からの溶存ガス
25の成分の発散にともなう濃度低下に深く関与する気
液境界面26の表面積a2、a3 を常に小さな値に保持
できる。すなわち、気液境界面26からの溶存ガス25
の成分の発散を抑制することが可能となる。
【0032】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明の気液混
合槽においては、浮き子を気液境界面の全面に浮遊させ
ることにより、気液境界面からガス相に発散する溶存ガ
ス成分を大幅に低減できるため、溶存ガス成分を効率的
に活用でき、ガス供給量の削減や処理性能の向上が可能
となる。
【0033】また、浮き子は上半分がガス相中に、かつ
下半分が被処理水中にそれぞれ位置しているので、被処
理水中のガスが気液境界面からガス相に放出されるとき
に、浮き子が浮き上がって大量のガスが一度に放出され
ることがないので、ガスの発散を抑制することができ
る。さらに、隣接する複数の浮き子の接点が球の中心線
上に位置し、かつ気液境界面と一致するので、気液接触
面を最小にでき、しかも浮き子の数量も最小にすること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の気液混合槽に使用する浮き子の断面を
示す図である。
【図2】本発明の気液混合槽の断面を示す図である。
【図3】本発明の気液混合槽内部の気液境界面における
未溶解ガスの脱気状態を示す図である。
【図4】従来の気液混合槽の断面を示す図である。
【符号の説明】
1 浮き子 2 外壁 3 液体 4 気体 8 給水管 20 混合槽 22 被処理水 25 ガス 26 気液境界面 27 ガス相

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 混合槽内に被処理水を供給するととも
    に、この被処理水中に小気泡としてガスを供給して、前
    記被処理水に前記ガスを溶解あるいは反応させ、かつ前
    記被処理水の上方に前記ガスのガス相が形成される気液
    混合槽において、球状の浮き子を前記被処理水の水面全
    体に浮遊させるとともに、前記浮き子の上半分が前記ガ
    ス相中に、かつ下半分が前記被処理水中にそれぞれ位置
    するようにしたことを特徴とする気液混合槽。
  2. 【請求項2】 前記浮き子は中空に形成されたことを特
    徴とする請求項1記載の気液混合槽。
  3. 【請求項3】 前記浮き子は中空部内に液体および気体
    が収納されたことを特徴とする請求項2記載の気液混合
    槽。
  4. 【請求項4】 前記被処理水を供給する給水管は、前記
    混合槽内へ前記ガス相の位置から導入され、その先端部
    が前記浮き子よりも下方の前記被処理水中に位置するよ
    うにしたことを特徴とする請求項1及至3いずれか1項
    に記載の気液混合槽。
JP9366173A 1997-12-25 1997-12-25 気液混合槽 Pending JPH11188255A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7387769B2 (en) 1999-04-16 2008-06-17 Minerals Technologies Inc. Method and apparatus for continuous gas liquid reactions
WO2009040330A3 (de) * 2007-09-25 2009-05-14 Urs Inauen Verfahren zur herstellung von biogas
CN106110962A (zh) * 2016-08-29 2016-11-16 徐州市安东肥业有限公司 一种液体化肥生产中的气液混合装置
CN106237912A (zh) * 2016-08-29 2016-12-21 徐州市安东肥业有限公司 一种用于液体化肥生产的气液混合装置
KR20180061805A (ko) * 2016-11-30 2018-06-08 지니스(주) 나노버블 발생장치를 포함하는 정수기

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7387769B2 (en) 1999-04-16 2008-06-17 Minerals Technologies Inc. Method and apparatus for continuous gas liquid reactions
WO2009040330A3 (de) * 2007-09-25 2009-05-14 Urs Inauen Verfahren zur herstellung von biogas
CN106110962A (zh) * 2016-08-29 2016-11-16 徐州市安东肥业有限公司 一种液体化肥生产中的气液混合装置
CN106237912A (zh) * 2016-08-29 2016-12-21 徐州市安东肥业有限公司 一种用于液体化肥生产的气液混合装置
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