【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
［産業上の利用分野］
本発明は気液接触装置に係り、特に多孔円筒型
回転ドラムを有する気液接触装置に関する。
［従来の技術］
一般に化学工学の単位操作の内で気体と液体を
接触（以下気液接触という）させて反応あるいは
吸収、脱塵などを行わせる操作は非常に重要な分
野であり、この方法を実施するために従来より
種々の装置が使用されてきた。すなわち、トレー
塔、充填塔、シヤワー、ベンチユリスクラツパ、
バブラなどである。
これらの装置による実施はそれぞれ一長一短が
あり、各々使い分けられている。
この内バブラ、すなわち液中に気体を吹込み気
泡として液中を浮上させ、その途中で気液を接触
させる方法はその装置構成が簡単なため例えば実
験用装置としては、固定式分散方式、通気撹拌翼
式等、種々のものが知られている。
また、本出願人より、少なくとも回転ドラムが
水没する程度の液を貯めた主ケーシング内に回転
ドラムを装架し、回転ドラムの円周方向および長
手方向にわたつて設けられた多数の噴出孔に噴出
管を固着し、噴出管の先端を回転ドラムの外壁よ
り適当な長さほど突出させたことにより、噴出管
の先端より出たガスを直接に気泡とする気体の液
中吹込み装置が提案されている（特公昭52−
22953）。
［発明が解決しようとする問題点］
上記従来の気液接触装置では、圧力損失が大き
く、かつ一様微細な気泡を発生させることが困難
であるために大規模の実用向けとしてはあまり用
いられていなかつた。
一方、特公昭52−22953で提案された気液接触
装置では、このような問題点は解決されるもの
の、ドラムを収容する大きさのケーシングが必要
であり、それだけ装置構成コストが嵩んでいた。
［問題点を解決するための手段］
本発明の気液接触装置は、液流通用の溝体又は
槽体と、該溝体又は槽体内に軸心方向を液流通方
向と交叉する方向かつ略水平方向にして設置され
た、側周面に多数の気体噴出口を有する回転ドラ
ムと、該回転ドラムの回転駆動装置と、該回転ド
ラムに接続された気体供給手段と、を有し、該回
転ドラムは、前記溝体又は槽体の底面に近接して
設置され、且つ液中に完全に没していることを特
徴とするものである。
［作用］
本発明の気液接触装置においては、ドラムを流
水（本明細書において、水以外の液体をも水と総
称することがある。）に完全に水没させて、且つ
水底に近接させて回転可能に設けられているの
で、ドラムの回転によつて微細な気泡が得られ、
この発生した微細な気泡が溝体又は槽体の通路幅
方向に分布しながら流れ方向に広く分布するよう
になり、気液接触効率が向上する。
［実施例］
以下、図面に示す実施例を参照しながら、本発
明についてさらに詳細に説明する。
第１図は本発明の実施例に係る気液接触装置の
構成を示す斜視図、第２図は概略的な側面図であ
る。
符号１は溝体であつて、その流れ方向と直交す
る方向に、かつ水平に回転ドラム２が設置されて
いる。この回転ドラム２は、溝体１内に水に完全
に没し、且つ第２図の如く水底に近接されてい
る。
回転ドラム２は、その両端を軸受部材３にて枢
支されており、支軸４にはモータ５が接続されて
いる。符号６はギヤボツクスである。
回転ドラム２は、その周面に多数のガス噴出用
開口２ａが開設されたものであり、中空支軸７を
介して、配管８からガスが導入可能とされてい
る。
このように構成された気液接触装置において、
溝体１内の流水路に水を流通させながら、回転ド
ラム２を回転させ、かつ該回転ドラム２内にガス
を導入する。そうすると、ガスは開口２ａから微
細な気泡となつて噴出する。
而して、従来、回転ドラムをケーシング内に水
没させた気液接触装置は公知であるが、本発明の
気液接触装置では回転ドラムが没している水を流
通させる点において改良が加えられている。
一般に、液中で回転ドラムを回転させた場合、
第４図に示すように、例えば回転ドラム２の周面
にノズル２ｂを有したものにおいては、気体がノ
ズル２ｂより距離Ａだけ突出したところで、回転
ドラム本体が回転するために、ノズル２ｂと気体
が分離される。その時、直径Ａとする気泡が生成
される。直径Ａは回転ドラム２の周速と気体のノ
ズル２ｂからの噴出速度により決定され、通常10
〜100μｍである。一方、バブラ等の回転しない
静止分散装置より発生する気泡は第５図に示すよ
うに、気泡噴出ノズルの径により決定され通常
1000μｍ以上である。従つて、従来装置のバブラ
等では、上述の如く相当に大径の気泡が水中に吹
き込まれることになり、気泡の比表面積が小さい
ことによる接触効率の低下及び、気泡が早く浮き
上がつてしまうことによる接触効率の低下がもた
らされていた。
これに対し、本発明装置では水底に近接された
回転ドラムの作用によつて径が小さい気泡が得ら
れるので、気泡の比表面積が大きく、かつ水中で
の滞留時間も長く、極めて効率の良い気液接触が
行なわれるのである。
そして、本発明では、回転ドラムを流れと直角
方向に且つ水底に近接して設けてあるから、生じ
た微細な気泡が、流水に拌送されて溝体の幅方向
に分散しながら下流側へ流れるので、気泡分布域
が広がり、これによつても接触効率が高められ
る。
なお、本発明では、回転ドラム２の駆動には液
中モータを採用した液中駆動方式としても良い。
また、本発明において、回転ドラム周面に設け
る開口は、円形孔、スリツト等の各種形状とし得
る。また、回転ドラム周面にノズルを突設しても
良い。さらに、溝体のほかにも、水が所要方向に
流通される槽体にも適用できる。
以下、実験例を挙げて本発明の効果を説明す
る。
実験例 １
本発明例
溝体１をアルカリ排液の中和排水処理溝とし、
CO2ガスを回転ドラム２内に供給した。
主な仕様は次の通りである。
回転ドラム径 114.3mm
回転ドラム長さ 30cm
回転ドラム回転数 1200rpm
回転ドラム開口数 32個
開口の直径 12.7mm
溝体幅 60cm
アルカリ排液の流量 30m3／Hr
本発明例によれば、微細に気泡が多量に発生す
ることが認められた。なお、排水１m3当りのCO2
ガス吹込量（Kg）と中和排水中の残存アルカリ固
形分濃度の関係を第３図に示す。
比較例
回転ドラムの代りに固定式の散気板を用いたこ
と以外は上記本発明例と同様にしてアルカリ排水
の中和を行なつた。結果は第３図に示す通りであ
る。
第３図より、本発明によれば極めて効率良くア
ルカリの中和を行なえることが明らかである。
なお、本比較例における散気板の仕様は次の通
りである。
径……60mm
開口の大きさ……約120μｍ
実験例 ２
本発明例
本発明の装置を、第６図に示す入口
BOD810ppm、流量100m3／dayの産業排水処理曝
気槽に適用し、その処理効率を調べた。第６図に
おいて、１０は槽体、１１は回転ドラムである。
結果を第１表に示す。
なお、主な仕様は次の通りである。
回転ドラム長さ：2500mm
〃 径：300mm
〃 回転数：460rpm
〃 開口数：96個
開口の直径：12.7mm
曝気空気量：0.72Nm3／min
曝気槽形状：３ｍ（W1）×３ｍ（H1）×７ｍ
（L1）
比較例
第７図に示すような固定式の散気管が設置され
た曝気槽により、曝気空気量1.44Nm3／minで、
上記本発明例と同様にして処理を行い、その効果
を調べた。第７図において、２０は槽体、２１は
散気管である。
なお、主な仕様は次の通りである。
散気管開口径：150〜500μｍ
曝気槽形状：３ｍ（W2）×３ｍ（H2）×９ｍ
（L2）
[Industrial Field of Application] The present invention relates to a gas-liquid contact device, and more particularly to a gas-liquid contact device having a porous cylindrical rotating drum. [Prior art] In general, in the unit operations of chemical engineering, the operation of bringing gas and liquid into contact (hereinafter referred to as gas-liquid contact) to perform reactions, absorption, dust removal, etc. is a very important field, and this method is Various devices have been used in the past to accomplish this. i.e. tray tower, packed tower, shower, bench lily scraper,
Babura etc. Each of these devices has advantages and disadvantages, and each is used appropriately. The inner bubbler, which is a method in which gas is blown into the liquid to form bubbles and float in the liquid, and the gas and liquid come into contact with each other along the way, has a simple device configuration. Various types are known, such as a stirring blade type. In addition, the present applicant has proposed that a rotating drum is installed in a main casing that stores liquid at least enough to submerge the rotating drum, and that a large number of ejection holes provided in the circumferential direction and longitudinal direction of the rotating drum are installed in the main casing. A device for blowing gas into a liquid has been proposed in which the jet tube is fixed and the tip of the jet tube is made to protrude from the outer wall of the rotating drum by an appropriate length, thereby directly converting the gas emitted from the tip of the jet tube into bubbles. (Tokuko Showa 52-
22953). [Problems to be Solved by the Invention] The conventional gas-liquid contact device described above has a large pressure loss and is difficult to generate uniformly fine bubbles, so it is not often used for large-scale practical use. I wasn't there. On the other hand, although the gas-liquid contact device proposed in Japanese Patent Publication No. 52-22953 solved these problems, it required a casing large enough to accommodate the drum, which increased the cost of the device construction. [Means for Solving the Problems] The gas-liquid contact device of the present invention includes a groove body or tank body for liquid flow, and a direction in which the axial direction intersects the liquid flow direction and approximately in the groove body or tank body. A rotary drum installed in a horizontal direction and having a large number of gas ejection ports on a side circumferential surface, a rotational drive device for the rotary drum, and a gas supply means connected to the rotary drum. The drum is characterized in that it is installed close to the bottom surface of the groove body or tank body and is completely submerged in the liquid. [Function] In the gas-liquid contact device of the present invention, the drum is completely submerged in flowing water (liquids other than water may also be collectively referred to as water in this specification) and brought close to the bottom of the water. Since it is rotatable, fine air bubbles can be obtained by rotating the drum.
The generated fine bubbles are distributed in the passage width direction of the groove body or tank body and are widely distributed in the flow direction, thereby improving the gas-liquid contact efficiency. [Examples] Hereinafter, the present invention will be described in further detail with reference to examples shown in the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of a gas-liquid contact device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic side view. Reference numeral 1 denotes a groove body, on which a rotating drum 2 is installed horizontally and in a direction perpendicular to the flow direction. This rotating drum 2 is completely submerged in water within the groove body 1 and is located close to the bottom of the water as shown in FIG. The rotating drum 2 is pivotally supported at both ends by bearing members 3, and a motor 5 is connected to a support shaft 4. Reference numeral 6 is a gearbox. The rotating drum 2 has a large number of gas ejection openings 2 a formed on its circumferential surface, and gas can be introduced from a pipe 8 via a hollow support shaft 7 . In the gas-liquid contact device configured in this way,
The rotary drum 2 is rotated while water is flowing through the flow channel in the groove body 1, and gas is introduced into the rotary drum 2. Then, the gas is ejected from the opening 2a in the form of fine bubbles. Conventionally, a gas-liquid contact device in which a rotating drum is submerged in water in a casing is known, but the gas-liquid contact device of the present invention is improved in that the water in which the rotating drum is submerged is circulated. ing. Generally, when rotating a rotating drum in liquid,
As shown in FIG. 4, for example, in a rotary drum 2 having nozzles 2b on the circumferential surface, when the gas protrudes from the nozzle 2b by a distance A, the rotary drum main body rotates, so that the nozzle 2b and the gas are separated. At that time, a bubble with a diameter of A is generated. The diameter A is determined by the circumferential speed of the rotating drum 2 and the gas jetting speed from the nozzle 2b, and is usually 10
~100 μm. On the other hand, bubbles generated from a non-rotating stationary dispersion device such as a bubbler are determined by the diameter of the bubble jetting nozzle, as shown in Figure 5.
It is 1000 μm or more. Therefore, with conventional devices such as bubblers, bubbles with a considerably large diameter are blown into the water as described above, and the contact efficiency decreases due to the small specific surface area of the bubbles, and the bubbles rise to the surface quickly. This resulted in a decrease in contact efficiency. In contrast, in the device of the present invention, bubbles with a small diameter are obtained by the action of a rotating drum placed close to the bottom of the water, so the specific surface area of the bubbles is large and the residence time in the water is long, resulting in extremely efficient air bubbles. Liquid contact takes place. In the present invention, since the rotating drum is installed in a direction perpendicular to the flow and close to the bottom of the water, the generated fine air bubbles are agitated by the flowing water and dispersed in the width direction of the groove body, while flowing downstream. Due to the flow, the bubble distribution area is widened, which also increases the contact efficiency. In the present invention, the rotating drum 2 may be driven by a submerged drive system using a submerged motor. Further, in the present invention, the opening provided on the circumferential surface of the rotating drum may have various shapes such as a circular hole or a slit. Further, nozzles may be provided protruding from the circumferential surface of the rotating drum. Furthermore, in addition to the groove body, the present invention can also be applied to a tank body through which water flows in a desired direction. Hereinafter, the effects of the present invention will be explained by giving experimental examples. Experimental example 1 Example of the present invention The groove body 1 is used as a neutralization wastewater treatment groove for alkaline wastewater,
CO 2 gas was supplied into the rotating drum 2. The main specifications are as follows. Rotating drum diameter: 114.3 mm Rotating drum length: 30 cm Rotating drum rotation speed: 1200 rpm Number of openings on the rotating drum: 32 Diameter of openings: 12.7 mm Groove body width: 60 cm Flow rate of alkaline drainage: 30 m 3 /Hr According to the example of the present invention, fine air bubbles It was observed that this occurred in large quantities. In addition, CO 2 per 1m3 of wastewater
Figure 3 shows the relationship between the amount of gas blown (Kg) and the concentration of residual alkali solids in the neutralized wastewater. Comparative Example Alkaline wastewater was neutralized in the same manner as in the inventive example above, except that a fixed diffuser plate was used instead of the rotating drum. The results are shown in FIG. From FIG. 3, it is clear that according to the present invention, alkali can be neutralized extremely efficiently. The specifications of the diffuser plate in this comparative example are as follows. Diameter...60mm Opening size...approximately 120μm Experimental example 2 Example of the present invention
It was applied to an industrial wastewater treatment aeration tank with a BOD of 810ppm and a flow rate of 100m 3 /day, and its treatment efficiency was investigated. In FIG. 6, 10 is a tank body, and 11 is a rotating drum.
The results are shown in Table 1. The main specifications are as follows. Rotating drum length: 2500mm 〃 Diameter: 300mm 〃 Rotation speed: 460rpm 〃 Number of openings: 96 Opening diameter: 12.7mm Aeration air amount: 0.72Nm 3 /min Aeration tank shape: 3m (W 1 ) x 3m (H 1 )×7m
(L 1 ) Comparative example With an aeration tank equipped with a fixed air diffuser as shown in Figure 7, the aeration air amount was 1.44Nm 3 /min.
The treatment was carried out in the same manner as in the above-mentioned example of the present invention, and its effects were investigated. In FIG. 7, 20 is a tank body, and 21 is an aeration pipe. The main specifications are as follows. Aeration pipe opening diameter: 150-500μm Aeration tank shape: 3m (W 2 ) x 3m (H 2 ) x 9m
( L2 )
【表】
第１表より明らかなように、本発明の装置は、
従来の散気板によるものに比し、気液接触能力が
大きく、曝気槽MLSS（ppm）を従来の約1.4倍
（3100/2200≒1.4）での運転が可能となる。従つ
て、BOD除去率が向上するだけでなく、曝気槽
容量を縮小することができる。また、酸素溶解効
率（酸素利用効率）が高く、供給空気量を半減す
ることができる。
このため、本発明によれば、設備コスト、ラン
ニングコストを大幅に低減することができること
が明らかである。
［発明の効果］
以上の通り、本発明によれば、微細化された気
泡を効率良く分散させることが可能で、気泡の滞
留時間が長く気液接触効率の高い気液接触装置が
提供される。本発明の気液接触装置では、気液接
触効率が高いから、溝体又は溝体内の通水量の増
大、あるいは溝体又は槽体の狭小化を図ることも
可能である。また、本発明は、回転ドラムを収容
するためのケーシングが不要であり、装置構成コ
スト、ランニングコストも廉価となる。[Table] As is clear from Table 1, the device of the present invention:
Compared to conventional aeration plates, the gas-liquid contact capacity is greater, and the aeration tank can be operated at approximately 1.4 times the MLSS (ppm) of conventional aeration plates (3100/2200≒1.4). Therefore, not only the BOD removal rate is improved, but also the aeration tank capacity can be reduced. Furthermore, the oxygen dissolution efficiency (oxygen utilization efficiency) is high, and the amount of supplied air can be halved. Therefore, it is clear that according to the present invention, equipment costs and running costs can be significantly reduced. [Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, there is provided a gas-liquid contacting device that is capable of efficiently dispersing fine bubbles, has a long bubble residence time, and has high gas-liquid contact efficiency. . In the gas-liquid contact device of the present invention, since the gas-liquid contact efficiency is high, it is possible to increase the amount of water passing through the groove body or the groove body, or to make the groove body or the tank body narrower. Further, the present invention does not require a casing for accommodating the rotating drum, and the device configuration cost and running cost are also low.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]
第１図は本発明の実施例装置の縦断面図、第２
図は同側断面図、第３図は実験結果を示すグラ
フ、第４図は本発明の一実施例を示す要部縦断面
図、第５図は従来装置の一例を示す縦断面図であ
る。第６図及び第７図は実験例２で用いた産業排
水処理曝気槽の槽本体の概略を示す透視斜視図で
あつて、第６図は本発明例、第７図は従来例を示
す。
１……溝体、２……回転ドラム、５……モー
タ。
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of an embodiment of the device of the present invention, and FIG.
The figure is a sectional view of the same side, FIG. 3 is a graph showing experimental results, FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a main part showing an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing an example of a conventional device. . 6 and 7 are transparent perspective views showing the outline of the tank body of the industrial wastewater treatment aeration tank used in Experimental Example 2, with FIG. 6 showing an example of the present invention and FIG. 7 showing a conventional example. 1...Groove body, 2...Rotating drum, 5...Motor.