Charged coalescer type oil-water separation equipment

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、含水油から水分を、含油水から油分を効率よく分離してリサイクルすることができ、廃油、廃液の削減をはかることにより省資源、省エネルギー、更には地球環境の清浄化に貢献できる荷電コアレッサー型油水分離装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、地球環境汚染の防止の観点から、
廃油や廃液を自然界に放出することが厳しく規制されつつある。 したがって、廃油量や廃液量の総量削減が求められており、このため含水油や含油水からの水分や油分の分離回収が切実な課題となっている。 また環境汚染防止とともに省資源、省エネルギーも叫ばれており、この意味でも含水油や含油水からの水分や油分の分離回収は重要である。

【０００３】従来より、油水分離装置としてはコアレッサー型油水分離装置が良く知られている。 このコアレッサー型油水分離装置とは、流体通過方向上流側から下流側にかけて濾目の大きさが段階的に小さくなるように濾目の異なる濾材を積層したコアレッサー型フィルターエレメントを用いるものである。 そしてこの種の油水分離装置の最も一般的な形態として、筒状のコアレッサー型フィルターエレメントを容器内中心位置に配置して、容器外部から圧入した被処理液をフィルターエレメントの外側から内側に向けて流通させ、フィルターエレメントを通過させる過程で、段階的に小さくなる濾目によって油滴粒子の通過を阻止して浮上させ、分離した水分をフィルターエレメントの軸心部から取り出すものが知られている。

【０００４】一方、油水分離装置としては、本出願人が特願平１−２１３１６８号として提案している「二液分離方法及びその装置」がある。 この装置は、全体にわたって濾目が均一な単層筒状のフィルターエレメントを外筒アース電極を兼ねた円筒状容器の中心部に位置づけ、
フィルターエレメントの軸心位置に前記外筒アース電極と同電位となした中心筒電極を配置し、他方、フィルターエレメントの外表面に金属製多孔板よりなる筒状荷電極を接触配置するとともに、筒状荷電極と外筒アース電極、筒状荷電極と中心筒電極との間に被処理液中の不純物粒子のもつゼータ電位を低下若しくは消失し得る大きさの電圧を印加した構成である。 この装置は、容器外部から圧入した被処理液を、先ず筒状荷電極と外筒アース電極間に形成された油水分離空間を経由させることによって、荷電による油滴粒子の凝集と比重差による油分の浮上分離を行ったのち、分離水をフィルターエレメントの外表面から軸心部に向けて通過させてフィルター軸心部から濾過済液を排出するものである。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、従来の上記２装置はいずれにも解決すべき問題があった。 先ず、コアレッサー型フィルターエレメントを用いた油水分離装置では、油水分離はフィルターの濾目による油滴粒子の通過阻止という物理的な作用にのみ依存していることから、分離できる油の大きさに限界がある。 例えば油がエマルジョン化しているときには、フィルター濾目を１ミクロン以下と極めて小さく設定する必要があるが、このようなフィルターはゴミや粘度の高い油などが混入すると早期に目詰まりを起こす問題があり、したがってフィルターエレメントの交換頻度が高くなる問題がある。 このように従来のコアレッサー型油水分離装置では精度を要求する程、ランニングコストが高くつく問題があった。

【０００６】また、本出願人既出願の二液分離装置では、被処理液を電界中に置いていることから、荷電凝集効果による不純物粒子や油滴粒子の凝集粗粒化がはかれ、前記コアレッサー型油水分離装置に比較して優れた濾過効果と油水分離効果が得られるものの、フィルター濾目の大きさが全体にわたって均一であることから、コアレッサー型フィルターエレメントのように濾目の段階的変化による不純物粒子及び油滴粒子の凝集粗粒化効果の向上は期待できない。

【０００７】また、この装置では先ず被処理液の油水分離を行ったのち、分離水のみをフィルター外表面から内側に向かって流通させて濾過し、濾過後の分離水をフィルター軸心位置から排出する構成であるから、分離油中のゴミ等は除去されておらず、したがって、回収された分離油を再利用しようとすれば、当該装置の外部に濾過装置を別途設置する必要が生ずる。

【０００８】本発明はかかる現況に鑑みてなされたものであり、従来装置では分離困難であったエマルジョン化した油水混合液等の被処理液を１台の装置で高精度に油水分離でき、且つ分離回収された水分及び油分のいずれもが再利用可能となる荷電コアレッサー型油水分離装置を提供せんとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するために、本発明者は鋭意検討を重ねた結果、次の２点の着想を得た。 フィルターとして、径方向内側から外側に向けて濾目を段階的に小さくした筒状のコアレッサー型フィルターエレメントを用いるとともに、コアレッサー型フィルターエレメントを電界中に置くこと。 筒状フィルターエレメントの軸心部から外表面に向かって被処理液を通過させること。 即ち被処理液を外向流とすること。

【００１０】そして、このような着想に基づいてなされた本発明は、以下の構成を有している。 即ち、本体容器を兼ねた外筒アース電極の内部に、外筒アース電極と同電位であり且つ通液孔を複数個開設した筒状電極であって、その一端開口部を被処理液の圧入口となした中心筒電極が設けられ、外筒アース電極と中心筒電極との間には、外筒アース電極との間に油水分離空間を介在させて、径方向内側から外側に向けて濾目を段階的に小さくした筒状のコアレッサー型フィルターエレメントが脱着可能に介装され、当該コアレッサー型フィルターエレメントの内周面は中心筒電極に接触又は近設させられているとともに、外周面には金属多孔板又は金属製網状体より構成された筒状荷電極が接触状態又は近設状態で配置されており、筒状荷電極と外筒アース電極との間に位置する油水分離空間には、通液行路長の延長手段としての迂回筒電極が外筒アース電極に対して同心状に設けられ、本体容器内部空間における上部には分離油排出口に連通した分離油集積空間を設けるとともに、下部には分離水排出口に連通した分離水集積空間を設け、外筒アース電極と筒状荷電極との間、及び中心筒電極と筒状荷電極間に液中不純物粒子の有するゼーター電位を低下若しくは消失し得る大きさの電圧を印加し、容器外部からポンプを用いて圧入した被処理液を中心筒電極の内部空間を通じてフィルターエレメント内側から外側に向けて流通させて濾過及び予備凝集させた一次処理液を生成し、
当該一次処理液を油水分離空間内に導入するとともに、
一次処理液を油水分離空間内で上昇又は降下させる過程で分離油及び分離水をそれぞれの集積空間に集積したのち排出してなる荷電コアレッサー型油水分離装置である。

【００１１】

【作用】このような構成の荷電コアレッサー型油水分離装置の作動態様は次の如くである。 先ず、ポンプ等を用いて被処理液を中心筒電極の一端開口から圧入する。 中心筒電極に圧入された被処理液は通液孔を通じてコアレッサー型フィルターエレメントの内周面からフィルター内に侵入し、フィルター内を外表面に向かって通過したのち、フィルター外表面に位置する筒状荷電極の孔部を通じてフィルター外部に出る。 フィルター内を通過する被処理液は、被処理液の通過方向上流側から下流側に向かって段階的に小さくなる細穴を通過する過程でエマルジョン破壊が起こって油分と水分の分離が行われると同時に被処理液中のゴミ等の不純物粒子の除去が行われ、
一次処理液となってフィルター外に出る。 フィルター内では濾目による物理的濾過作用に加えて荷電による凝集粗粒化現象（予備凝集）が同時に進行することになる。
この凝集粗粒化現象は油滴粒子又は水分子が持つ界面電位（ゼータ電位）が電界によって中和された結果、生ずる現象であり、油滴粒子同士及び水分子同士は分子間力によって結合して凝集粗粒化する。

【００１２】フィルター外部に出た一次処理液は、フィルターと外筒アース電極間に形成された油水分離空間に導入される。 油水分離空間には電界が印加されているとともに、迂回筒電極が配置されて、その通液行路長の長路化がはかられている。 既に不純物粒子の除去と油滴粒子と水分子の分離がはかられた状態となっている一次処理液はこの油水分離空間を通過する過程で、電界作用により油滴粒子及び水分子の更なる凝集粗粒化現象が進行する。 そして、油分は比重差により浮上して分離油集積空間に集積したのち分離油排出口を通じて容器外部に排出され、他方水分は沈降して分離水集積空間に集積したのち分離水排出口を通じて容器外部に排出される。 このようにして回収された分離油及び分離水は共に清浄であるためにリサイクルが可能である。

【００１３】

【実施例】次に本発明の詳細を図示した実施例に基づき説明する。 図１及び図２は油の中に少量の油分が含まれている被処理液（以下、この被処理液のことを含油水と称す）を対象とし、他方、図５及び図６は水の中に少量の油分が含まれている被処理液（以下、この被処理液のことを含水油と称す）を対象とした場合である。 先ず含油水を対象とした装置について説明する。

【００１４】図中１は、本体容器を兼ねた外筒アース電極である。 外筒アース電極１は上部が開放した有底の筒体であり、側壁上部には電磁弁４を装備した分離油排出口２が形成され、他方、底壁には、容器内に堆積したゴミや汚泥等を必要に応じて排出するドレン３が形成され、また底壁における外周側には分離水排出口５が開設されている。 外筒アース電極１の上縁にはフランジ６が形成され、外筒アース電極１の上部開口に被蓋した蓋体７を前記フランジ６を貫通するボルト８によって固定している。 また蓋体７からは容器内部に向けて油水界面検知センサ９が垂下されている。

【００１５】外筒アース電極１内部における径方向中心位置には外筒アース電極１と同電位であって周面に通液孔１０を複数個開設した中心筒電極１１が配置されている。 中心筒電極１１の下端は外筒アース電極１の底壁を貫通して容器外部に露出しており、その露出した一端開口部が被処理液の圧入口１２となっている。

【００１６】中心筒電極１１の外側には、コアレッサー型フィルターエレメント１３（以下、単にフィルター１
３と称す）が、その内面を中心筒電極１１に近設又は接触させて配置されている。 フィルター１３は、図３及び図４に示すように、径方向内側から外側に向けて濾目を段階的に小さくした多層体であり、素材としては紙や繊維が用いられる。 フィルター素材は一般的には非導電性素材が用いられるが、活性炭や炭素繊維等の導電性素材を用いて、フィルター１３に対する荷電効果の向上をはかってもよい。 また含油水を対象とした本実施例ではフィルター素材としては発油性のものを用い、フィルター内に油分が残留しにくいように工夫している。

【００１７】フィルター１３の外周面には金属多孔板又は金属製網状体より構成された筒状荷電極１４が接触状態で配置されており、この筒状荷電極１４と前記外筒アース電極１及び中心筒電極１１との間に所定電圧が印加されている。 フィルター１３は脱着可能であり、フィルター受け絶縁物１５とフィルター押え絶縁物１６との間に挟持させることで容器内所定位置に固定されている。
図中１７はフィルター締付けネジ、図中１８，１９はシール用のＯリングである。

【００１８】筒状荷電極１４に対する荷電は、容器外部に設置された電源２０から導出されたアース線２１を外筒アース電極１に接続するとともに、外筒アース電極１
を貫通する絶縁碍子２３の内部に挿通させた荷電線２２
を筒状荷電極１４に接続することで行っている。

【００１９】印加電圧としては、液中不純物粒子が有するゼーター電位を低下若しくは消失できる電圧が選択される。 この電圧は被処理液の種類によって適宜選択されるものであり、一般的には被処理液が含油水のように水溶性液である場合には絶縁性が低いことから印加電圧は低い目に設定され、且つその電圧の種類も電蝕を避ける目的で直流は避けられる。 これに対して、被処理液が含水油のように非水溶性液である場合には絶縁性が高いことから印加電圧も高い目に設定される。 含油水を対象とした本実施例の場合、０．５Ｖ／ｃｍ〜３０Ｖ／ｃｍの交流電圧又は高周波成分を含む交流電圧が用いられる。

【００２０】筒状荷電極１４と外筒アース電極１との間には油水分離空間２４が形成されており、この油水分離空間２４における径方向中間位置には迂回筒電極２５
を、上端部を蓋体７から離間させた状態で外筒アース電極１の底壁から立設している。 迂回筒電極２５は油水分離空間２４を通過する通液行路長を延長するためのものであり、迂回筒電極２５によって仕切られた内側の空間を上昇空間となし、他方、外側の空間を下降空間となしている。 図例の迂回筒電極２５は通液を完全遮断するものを用いているが、迂回筒電極２５の上半分を多孔板と置き換えて通液量を制御してもよい。

【００２１】そして本体容器内部空間における上部空間部分は分離油排出口２に連通した分離油集積空間となし、他方、下部空間部分は分離水排出口５に連通した分離水集積空間として機能させている。

【００２２】このような、荷電コアレッサー型油水分離装置は、図中の実線矢印で示すように、容器外部からポンプを用いて圧入した被処理液を中心筒電極１１の内部空間を通じてフィルター１３内側から外側に向けて流通させて、濾過と予備凝集を同時に行って一次処理液を生成し、この一次処理液を油水分離空間２４に排出する。
次いでこの排出された一次処理液を油水分離空間２４において、先ず上昇させたのち、降下させ、この上昇及び降下の過程で油滴粒子の凝集粗粒化を更にはかる。 そして、上昇及び降下の過程で分離油を図中破線矢印で示すように浮上させ、他方、分離水を図中一点鎖線矢印で示すように沈降させて、それぞれ分離油排出口２及び分離水排出口５を通じて回収するものである。

【００２３】電界内に置かれたフィルター１３内を通過する被処理液は、被処理液の通過方向上流側から下流側に向かって段階的に小さくなる細穴を通過する過程でエマルジョン破壊が起こって油分と水分の分離が行われると同時に被処理液中のゴミ等の不純物粒子の除去が行われる。 フィルター１３内では濾目による物理的濾過作用に加えて荷電による凝集粗粒化現象が同時に進行する。

【００２４】フィルター１３外部に排出された一次処理液は既に不純物粒子の除去と油滴粒子と水分子の分離がはかられた状態となっているが、この一次処理液は電界が印加された油水分離空間２４を通過する過程で、電界作用により油滴粒子の更なる凝集粗粒化現象が進行する。 そして、油分は比重差により浮上して分離油集積空間に集積したのち分離油排出口２を通じて容器外部に排出され、他方水分は下降して分離水集積空間に集積したのち分離水排出口５を通じて容器外部に排出される。 分離油の集積量は界面検知センサー９によって常時監視されており、集積量が一定のレベルに達したならば、電磁弁４を開放して排油が行われる。 このようにして回収された分離油及び分離水は共に清浄であるために再利用することができる。

【００２５】図５及び図６は被処理液として含水油を対象とした場合の油水分離装置を示している。 この装置では、迂回筒電極２５ａは蓋体７に接触させたフィルター押え絶縁物１６ａに上端を接触させて垂下させ、その下端と外筒アース電極１の底壁との間には間隙を設けている。 また、油水界面検知センサ９ａは外筒アース電極１
の底壁から立設されており、また電磁弁４ａは分離水排出口５に取りつけている。 含水油を対象とした本実施例ではフィルター素材としては発水性のものを用い、フィルター内に水分が残留しないようにしている。 含水油を対象とした本実施例の場合、印加電圧として０．５Ｖ／
ｃｍ〜２００Ｖ／ｃｍの直流電圧又は交流電圧あるいは直流電圧と交流電圧との重畳電圧、若しくはこれらに高周波成分を含ませたものを用いる。 本実施例装置では、
容器本体の内部には油分が充満しており容器底部に分離水が集積する構造となっている。 本実施例装置ではフィルター１３内を内側から外側に向かって通過してフィルター１３外に出た一次処理液は油水分離空間２４ａに入り、先ず下降流で流しながら分離水の降下集積を促進させ、その後、上昇流に転じて分離油を浮上させるようにしている。 そして容器底部に集積する水分量を界面検知センサー９ａによって常時監視を行い、その集積量が一定のレベルに達したならば電磁弁４ａを開放して排水するものである。

【００２６】

【発明の効果】本発明は、内側から外側に向かって濾目を段階的に小さくしたコアレッサ型フィルターエレメントに電界を印加するとともに、当該フィルター内に被処理液を内側から外側に向かって通過させ、且つフィルター外に出た一次処理液を、フィルター外周空間に設けられた油水分離空間に導入し、行路長が長く且つ電界が印加された油水分離空間を通過させる過程で分離油の浮上及び分離水の沈降を促進させることとしたから、従来装置では分離困難であったエマルジョン状態の油水混合液等の被処理液を、高精度に且つ効率良く油水分離することが可能となる。 そして、本装置から排出される分離水及び分離油は共に濾過されているから清浄であり、共に再利用することができる。 しかも本装置は主要部を１つの缶体内に一体的に組み込み、単一缶体内で全ての処理を行うこととしたから、コンパクトで取扱いも容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】含油水を処理対象にした荷電コアレッサー型油水分離装置の一実施例の横断面説明図

【図２】同実施例の縦断面説明図

【図３】コアレッサー型フィルターエレメントの縦断面説明図

【図４】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、図３で示したコアレッサー型フィルターエレメントの各部分の濾目の大きさを模式的に表現した拡大説明図

【図５】含水油を処理対象にした荷電コアレッサー型油水分離装置の一実施例の横断面説明図

【図６】同実施例の縦断面説明図

【符号の説明】

１ 外筒アース電極 ２ 分離油排出口 ３ ドレン ４，４ａ 電磁弁 ５ 分離水排出口 ６ フランジ ７ 蓋体 ８ ボルト ９，９ａ 界面検知センサ １０ 通液孔 １１ 中心筒電極 １２ 圧入口 １３ コアレッサー型フィルターエレメント １４ 筒状荷電極 １５ フィルター受け絶縁物 １６，１６ａ フィルター押え絶縁物 １７ フィルター締付けネジ １８ Ｏリング １９ Ｏリング ２０ 電源 ２１ アース線 ２２ 荷電線 ２３ 絶縁碍子 ２４ 油水分離空間 ２５，２５ａ 迂回筒電極

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