特許 6990905 油水分離装置及び油水分離方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2021-12-09

(45)【発行日】2022-01-12

(54)【発明の名称】油水分離装置及び油水分離方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/461 20060101AFI20220104BHJP

【ＦＩ】

C02F1/461 101C

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2017152250

(22)【出願日】2017-08-07

(65)【公開番号】P2019030833

(43)【公開日】2019-02-28

【審査請求日】2020-07-06

(73)【特許権者】

【識別番号】000153926

【氏名又は名称】株式会社ヒダン

(74)【代理人】

【識別番号】100085394

【弁理士】

【氏名又は名称】廣瀬 哲夫

(74)【代理人】

【識別番号】100165456

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 佑子

(74)【代理人】

【識別番号】100206106

【弁理士】

【氏名又は名称】廣瀬 郁夫

(72)【発明者】

【氏名】黒川 岳

【審査官】高橋 成典

(56)【参考文献】

【文献】特開平０９－０６７６８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０４７９６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５２－０６９０６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２０２００７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０１１４７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０８８８６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２４６３８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２２５１３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０９３８５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－８５５６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－４７９６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平９－６７６８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表昭６３－５０００８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０３４２０２８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０２Ｆ １／４６ － １／４８

１／５８ － １／６４

１／４０

Ｅ０２Ｂ １５／００ － １５／１０

Ｂ０１Ｄ １７／００ － １７／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

油水混合液を収容して電気分解する電解槽と、
該電解槽内に配されて電気分解に用いられる少なくとも一対の電極と、
前記電極に所定の電圧を印加する電源と、
該印加される電圧を制御するための制御手段と、
分離した油分を前記電解槽から回収する回収手段と、
を備えた、前記油水混合液を電気分解によって油水分離するための油水分離装置において、
前記制御手段を、前記電極に印加される電圧が所定の印加電圧に変化するよう制御するにあたり、該制御は、
前記制御手段によって制御される印加電圧は、繰り返される１サイクルの期間において極性が前半と後半で陽極、陰極に切り替えられ、
各極性の期間は、ＯＮ―ＯＦＦ切換えのパルス電圧が印加されるパルス期間、定電圧が印加される定電圧期間、印加電圧のないゼロ電圧期間の順に区分され、
パルス期間は、電圧の印加開始後の高周波数状態から順次低周波数になるよう制御されたパルス電圧が印加されることを特徴とする油水分離装置。

【請求項2】

前記パルス期間に印加されるパルス電圧は、所定のＯＮ―ＯＦＦのデューティ比による方形波であって、所定期間ごとに順次低周波になるよう制御されることを特徴とする請求項１記載の油水分離装置。

【請求項3】

定電圧期間は、後半が高電圧になるよう区分けされていることを特徴とする請求項１または２記載の油水分離装置。

【請求項4】

油水混合液を収容して電気分解する電解槽と、
該電解槽内に配されて電気分解に用いられる少なくとも一対の電極と、
前記電極に所定の電圧を印加する電源と、
該印加される電圧を制御するための制御手段と、
分離した油分を前記電解槽から回収する回収手段と、
を備え、
前記制御手段を、前記油水混合液を電気分解によって油水分離するため前記電極に印加される電圧を所定の印加電圧となるよう制御する方法であって、該方法は、
前記制御手段によって制御される印加電圧は、繰り返される１サイクルにおいて極性が前半と後半で陽極、陰極に切り替えられる工程を有し、
各極性の期間の工程は、ＯＮ―ＯＦＦ切換えのパルス電圧が印加されるパルス期間、定電圧が印加される定電圧期間、印加電圧のないゼロ電圧期間の順の工程に区分され、
パルス期間の工程は、電圧の印加開始後の高周波数状態から順次低周波数になるよう制御されたパルス電圧が印加される工程に制御されることを特徴とする油水分離方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、油水混合液を油水分離する装置及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、工場等で排出される排液が油水混合液である場合、これを油水分離する必要がある。油水分離方法としては、種々のものが提案されているが、電気分解を利用したものが知られている。電気分解を利用した油水分離の代表的な方法として、電極から生じる水素（陰極側）や酸素（陽極側）の気泡に油分を吸着させて液面に浮上させるものや、電極表面に析出する水酸化物等の析出物に油分をトラップさせて浮上・沈降したものを回収手段で回収することにより、油水分離をするものが知られている。これらは、油が疎水性であることや、混合液中で弱い導電性を有するといった性質を利用したものである。

【0003】

このように電気分解を利用した油水分離方法において、１対の電極の極性を所定時間ごとに切替えるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。このような極性の切替えは、一方の電極の消耗が早くなってしまうことを避けることによる長寿命化や、一方の電極に水酸化物等の析出物がたまってしまい電解性能が落ちることを防止することを目的としてなされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平５－２５３４０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、このような電気分解を用いた油水分離方法において、電極に電圧を印加すると、起電直後に大量の油分が電極付近に引き寄せられ、電極表面に油が積層してしまい、導電性が低くなって電気分解が阻害される場合があるという問題がある。このような問題は、例えば機械加工品を洗浄するに際して、塗装後の洗浄排液においては、種々の物質が電解質となるため、大きな問題とはならない。特許文献１に記載のものにおいても、ビルジ水はＮａＣｌが電解質となるため、このような問題は顕在化していないものと解される。他方、プレス加工等をした後に純水で洗浄した排水には、他に電解質がほとんど含まれておらず、電圧印加直後に電力が低下してしまい、全体として油水分離にかかる時間が長くなってしまう。

【0006】

そこで、電圧印加直後に油が電極に急激に積層することによる導電性の低下を抑えた上で、効率よく電気分解による油水分離を可能とする油水分離を可能とすることが望まれており、これらに本発明が解決せんとする課題がある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、上記の課題を解決するため鋭意創作されたものであって、請求項１の発明は、油水混合液を収容して電気分解する電解槽と、該電解槽内に配されて電気分解に用いられる少なくとも一対の電極と、前記電極に所定の電圧を印加する電源と、該印加される電圧を制御するための制御手段と、分離した油分を前記電解槽から回収する回収手段と、を備えた、前記油水混合液を電気分解によって油水分離するための油水分離装置において、前記制御手段を、前記電極に印加される電圧が所定の印加電圧に変化するよう制御するにあたり、該制御は、前記制御手段によって制御される印加電圧は、繰り返される１サイクルの期間において極性が前半と後半で陽極、陰極に切り替えられ、各極性の期間は、ＯＮ―ＯＦＦ切換えのパルス電圧が印加されるパルス期間、定電圧が印加される定電圧期間、印加電圧のないゼロ電圧期間の順に区分され、パルス期間は、電圧の印加開始後の高周波数状態から順次低周波数になるよう制御されたパルス電圧が印加されることを特徴とする油水分離装置である。
請求項２の発明は、前記パルス期間に印加されるパルス電圧は、所定のＯＮ―ＯＦＦのデューティ比による方形波であって、所定期間ごとに順次低周波になるよう制御されることを特徴とする請求項１記載の油水分離装置である。
請求項３の発明は、定電圧期間は、後半が高電圧になるよう区分けされていることを特徴とする請求項１または２記載の油水分離装置である。
請求項４の発明は、油水混合液を収容して電気分解する電解槽と、該電解槽内に配されて電気分解に用いられる少なくとも一対の電極と、前記電極に所定の電圧を印加する電源と、該印加される電圧を制御するための制御手段と、分離した油分を前記電解槽から回収する回収手段と、を備え、前記制御手段を、前記油水混合液を電気分解によって油水分離するため前記電極に印加される電圧を所定の印加電圧となるよう制御する方法であって、該方法は、前記制御手段によって制御される印加電圧は、繰り返される１サイクルにおいて極性が前半と後半で陽極、陰極に切り替えられる工程を有し、各極性の期間の工程は、ＯＮ―ＯＦＦ切換えのパルス電圧が印加されるパルス期間、定電圧が印加される定電圧期間、印加電圧のないゼロ電圧期間の順の工程に区分され、パルス期間の工程は、電圧の印加開始後の高周波数状態から順次低周波数になるよう制御されたパルス電圧が印加される工程に制御されることを特徴とする油水分離方法である。

【発明の効果】

【0008】

このようにすることで、電圧印加直後には周波数の高いパルス波形の電圧を印加することで電極への油の吸着を抑えつつ、その後に周波数を低く変化することによって、全体として電気分解による油水分離の効率が向上することとなる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】油水分離装置の概略を示す（Ａ）正面図、（Ｂ）平面図である。

【図2】電解槽の構造を示す概略図であって、（Ａ）電極が３対のもの、（Ｂ）電極が１対のもの、（Ｃ）電極が２対のものを示すものである。

【図3】（Ａ）、（Ｂ）電極を円筒状とした変形例の電解槽の構造を示す概略図である。

【図4】油水分離装置の変形例の要部概略図であって、（Ａ）正面図、（Ｂ）平面図である。

【図5】電極に印加する電圧の波形を示すグラフ図である。

【図6】図５の要部拡大図である。

【図7】電極に印加する電圧の波形の他の例を示すグラフ図であって、（Ａ）鋸歯状波形のもの、（Ｂ）正弦波形のものである。

【図8】電圧印加時の電極間の電流を示すグラフ図であって、（Ａ）パルス有り、（Ｂ）パルス無し、（Ｃ）パルス有りとパルス無しを重ねたものである。

【図9】（Ａ）印加する電圧の周波数と、電極への油分吸着量の相関を示すグラフ図、（Ｂ）印加する電圧の周波数と、泡の高さの相関を示すグラフ図である。

【図10】（Ａ）デューティ比と泡の高さ、（Ｂ）油水混合液の温度と泡の高さの相関を示すグラフ図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。図面において、１は油水分離装置である。油水分離装置１は、排水の油水混合液１０１を収容して電気分解する電解槽３と、電解槽３内に配された電極４と、電極４に電圧を印加する電源である電源ユニット５を備えている。電源ユニット５は、制御手段６によって電極４に印加する電圧が制御されるようになっている。そして、油水分離装置１は、電圧を印加することにより、電極４から発生する泡や水酸化物等の析出物に油分をトラップさせて浮上させることで油水分離を行うが、この浮上した油分吸着物１０２を回収するための回収手段７が、さらに設けられている。回収手段７は、電解槽３から油分吸着物１０２を分離回収する回収槽７ａを有している。油水分離装置１はさらに、油水混合液１０１を油水分離装置１内に流入させるための入液口８ａを備えた入液槽８と、加温手段である加温器９ａを備えて入液槽８の次に油水混合液が経由する加温槽９と、電解槽油水分離して油分が除去された水分を排出する排水口１０ａを備えた排水槽１０を備えている。

【0011】

油水混合液１０１は、例えば機械のプレス加工後に純水で洗浄した排水のように、従来の分離方法では電圧印加直後に電極に油分が吸着してしまうものであってよいが、これに限られず、電気分解によって生じる泡などにトラップされて油分吸着物１０２となって油水分離可能なものであれば、種類を問わない。

【0012】

次に、油水分離装置１が備える、入液槽８、加温槽９、電解槽３、排水槽１０、回収槽７ａの各槽と、油水混合液１０１、分離された油分を含む油分吸着物１０２、油分が分離された排水１０３の移動経路について説明する。入液槽８は、底部に油水混合液１０１を流入させるための入液口８ａを備えていて、加温槽９とは隔壁８ｂによって隔てられている。隔壁８ｂは上端が開放されていて、油水混合液１０１は、この上端を乗り越えることで、入液槽８から加温槽９へと移動する。

【0013】

加温槽９には油水混合液１０１を加温するための加温器９ａが設けられている。加温器９ａは、電気分解中に油水混合液１０１を所定の温度に加温する加温手段であって、公知のものを適宜に採用することができる。油水混合液１０１の温度によって電気分解による処理力が変化し、所定の温度としては、４５～５５℃程度とすることが好ましい。加温による処理力の向上は、図１０（Ｂ）に示されている。そして、加温槽９と電解槽３は、隔壁９ｂによって隔てられている。隔壁９ｂの下部には、油水混合液１０１を電解槽３へ移動させるための挿通口９ｃが設けられている。

【0014】

電解槽３は、回収槽７ａ、排水槽１０と、それぞれ上端が開放された隔壁３ａ、３ｂによって隔てられている。挿通口９ｃから電解槽３へ移動した油水混合液１０１は、後述するように電気分解によって油水分離され、油分は泡などにトラップされて油分吸着物１０２として液面に浮上する。そして、浮上した油分吸着物１０２は、後述する回収手段７によって、隔壁３ａの上端を越えて回収槽７ａへと移動し、図示しない濾過手段によって濾過されて除去される。一方、油分が除去された排水は、隔壁３ｂの上端を越えて排水槽１０へ移動し、排水口１０ａから外部に排出される。

【0015】

続いて、電解槽３における電気分解に関する構造について説明する。本実施の形態では、電解槽３内に３対の平板状の電極４が配されている。３対の電極４は、第一電極４ａと第二電極４ｂとが交互に対向して配されたものである。各電極４ａ、４ｂは、後述する印加電圧のサイクルＡ中、前半期間Ｂ_１では第一電極４ａが陽極、第二電極４ｂが陰極となり、後半期間Ｂ_２では極性が切り替わって、第一電極４ａが陰極、第二電極４ｂが陽極となる。

【0016】

本実施の形態では、第一電極４ａ、第二電極をいずれもマグネシウムを素材としたマグネシウム電極としている。電極４をいずれもマグネシウム電極とすることにより、油水分離の処理力が向上する。また、第一電極４ａはマグネシウム材からなるマグネシウム電極、第二電極４ｂはアルミニウム材からなるアルミニウム電極としてもよい。このように電極４をマグネシウム電極とアルミニウム電極とが対向したものとすることにより、回収手段７によって回収された油分吸着物１０２を図示しない濾過手段によって濾過するに際し、濾過速度が向上する。電極４は、これらの素材からなるものが好ましいが、これらに限られるものではなく、種々の電極材料から選択することができる。

【0017】

本実施の形態における電極４は、図２（Ａ）のように３対の電極としているが、電極の数は適宜変更可能であって、図２（Ｂ）のように１対の電極や、図２（Ｃ）のように２対の電極としてもよい。また、電極４は平板形状のものに限られず、図３のもののように、円筒形状としてもよい。この場合には、径方向中央から第一電極４ａ、第二電極４ｂを交互に配し、径方向外方ほど長径な円筒形状とする。なお、図３のものでは、中央の第一電極４ａは中実な円柱形状のものとしている。そして、図３（Ｂ）のものでは、最外周に配された電極４である第二電極４ｂを電解槽３の壁面に兼用したものとしている。

【0018】

電極の積層方向の外端に配された第一電極４ａと第二電極４ｂには、他の電極４と対向していない非対向面４ｃに、絶縁体１１が取り付けられている。絶縁体１１は、電極４の対向面にのみ通電させることで、効率の良い電気分解を促進するとともに、油分吸着物１０２が拡散しないようにするものである。図３（Ａ）のように、円筒形状の電極４を用いた場合には、最外周の電極４の非対向面４ｃに円筒状の絶縁体１１を取り付ければよい。図３（Ｂ）のように、最外周に配された電極４である第二電極４ｂを電解槽３の壁面に兼用した場合には、最外周の第二電極４ｂが他の槽や部材等と接触しないよう、外周下部に絶縁体１１を取り付けたものとしている。

【0019】

また、電解槽３の下部には超音波を発振する超音波発振器１２が設けられている。超音波発振器１２は、電極４に向けて超音波を発振することにより、電極４の表面に付着した油分や析出物、油分吸着物１０２を振動させて電極４から離間させるものであって、適宜のものを採用することができる。

【0020】

次に、電極４に印加される電圧を制御する制御手段６について説明する。制御手段６は、電極４に印加する電圧を経過時間に応じて適宜変化可能とするものである。本実施の形態における制御手段による印加電圧の変化は、図５、６のグラフに模式的に表されているが、この変化について以下に説明する。

【0021】

本実施の形態では、印加電圧は１３０秒を１サイクルのサイクルＡとして、前半の６５秒間は第一電極４ａが陽極となる前半期間Ｂ_１、後半の６５秒間は第二電極４ｂが陽極となる後半期間Ｂ_２としている。したがって、本実施の形態における極性切替時間は６５秒である。そして、前半期間Ｂ_１と後半期間Ｂ_２では、印加電圧の波形Ｗは、正負が交替した対称な形状となるよう制御されている。また、前半期間Ｂ_１中では印加される電圧は０Ｖ以上であり、後半期間Ｂ_２中では印加される電圧は０Ｖ以下である。このように極性を切り替えることにより、電極４の一方が消耗されてしまうことを避けられるため、電極４が長寿命化するとともに、一方の電極に油分が吸着してしまうことを回避することもできる。そして、前半期間Ｂ_１は、パルス状の電圧を印加する２０秒間のパルス期間Ｃ、定電圧を印加する４０秒間の定電圧期間Ｄ、電圧を印加しない５秒間のゼロ電位期間Ｅに区分される。サイクルＡの時間や、極性切替時間、各期間の長さは上記の時間に限定されるものではなく、後述する他の期間も含め、適宜設定可能なものである。例えばサイクルＡの長さは、０．１秒～２００秒程度とすることができる。

【0022】

パルス期間Ｃでは、印加電圧を９０Ｖでデューティ比８０％（ＯＮ：ＯＦＦ＝８：２）の方形波としたパルス状の電圧を印加するよう制御されており、その周波数ｆ（Ｈｚ）は、印加開始後から順次低周波になるよう制御されている。具体的には、パルス期間Ｃは、５秒ごとにｆ＝１０Ｈｚの第一パルス期間Ｃ_１、ｆ＝５Ｈｚの第二パルス期間Ｃ_２、ｆ＝２．５Ｈｚの第三パルス期間Ｃ_３、ｆ＝１．２５の第四パルス期間Ｃ_４に細分されている（図６参照）。そして、第一パルス期間Ｃ_１の周波数ｆ＝１０Ｈｚが、初期周波数ｆ_０に相当し、第一パルス期間Ｃ_１のあいだに、上述の波形の電圧を電極４に印加することが、第一パルス印加工程に相当する。また、第二～第四パルス期間Ｃ_２～Ｃ_４のあいだは、初期周波数ｆ_０より周波数が低いパルス波形の電圧を印加しており、これが第二パルス印加工程に相当する。このように、電圧印加直後は波形Ｗを高周波のパルス波とすることにより、電圧印加直後に電極４の表面に油分が急速に積層して導電性が低下し、処理力が低下することを回避することができる。そして、徐々に周波数を低周波にすることで、処理力が向上していくこととなる。

【0023】

周波数ｆの変化による油分吸着量、処理力の変化は、図９に示されている。図９（Ａ）は、デューティ比８０％のパルス状の方形波の電圧を７０Ｖで３分間印加した場合において、周波数の変化による電極４への油分吸着量（ｍｇ）の変化を示したものである。一見して明らかなように、周波数が高くなるほど、電極４への油分の吸着量は少なくなることが分かる。また、図９（Ｂ）は、デューティ比８０％のパルス状の方形波の電圧を７０Ｖで１５分間印加した場合において、周波数の変化による液面に生じた泡の高さの変化を示したものである。泡は油分がトラップされたものであるため、油の高さは油水分離の処理力を示したものということができる。そして、図９（Ｂ）から明らかなように、周波数が高くなるほど、泡の高さは低くなるため、単純な処理力としては、周波数が低いパルス波、あるいは定電圧であることが好ましいことが分かる。

【0024】

これらの知見に基づけば、油分の電極４への吸着を抑えるためには、周波数ｆを高くする必要があるが、全体としての処理力を向上させるためには周波数ｆを低くする必要があるといえる。そして、油分の電極４への吸着は、電圧印加直後に急速に生じるため、これを回避するべく、電圧印加直後には周波数ｆを高くして油分の吸着量を抑え、その後に周波数ｆを低くしていくことで処理力を上昇させ、全体としての処理力が向上することとなる。

【0025】

本実施の形態では、印加電圧が、パルス期間Ｃで第一～第四パルス期間Ｃ_１～Ｃ_４に区分されて、期間ごとに段階的に周波数ｆを低くするよう制御されているが、段階的ではなく、例えば一次関数的に周波数ｆを低くするよう制御してもよい。また、段階的な変化の制御をする場合であっても、各期間の長さは一定である必要はなく、必要に応じて第一パルス期間を長くする等の変化をつけてもよい。

【0026】

パルス期間Ｃの後には、定電圧を印加する定電圧期間Ｄが存するが、定電圧期間Ｄは、９０Ｖの定電圧を２０秒間印加する第一定電圧期間Ｄ_１、第一定電圧期間Ｄ_１より高電圧の１００Ｖの定電圧を２０秒間印加する第二定電圧期間Ｄ_２に区分けされる。第二定電圧期間Ｄ_２は、極性の切り替え前に印加電圧を大きくすることで、電極４に発生した泡などの油分吸着物１０２の電極４からの離脱を促進するために設けられている。

【0027】

定電圧期間Ｄの後には、電圧を印加しない５秒間のゼロ電位期間Ｅが存する。電気分解によって電極４には泡が発生するが、この泡は、発生当初は微小なもので、時間経過とともに泡同士が集合して大きな泡になる。発生当初の小さい泡は、浮上速度が遅いため、ゼロ電位期間Ｅを設けることにより、電極４の近傍で発生した泡がある程度の大きさになり、油分をトラップして浮上させることができ、極性の切り替え前に発生した泡が電極４に残存してしまうことがないように配慮されている。

【0028】

以上が前半期間Ｂ_１中の各期間の説明であり、後半期間Ｂ_２では、電極４の極性が切り替わった対称な波形であるため、詳細な説明は省略する。そして、本実施の形態の印加電圧の波形Ｗは、前半期間Ｂ_１と後半期間Ｂ_２からなるサイクルＡが連続して繰り返されたものとなっている。

【0029】

回収手段７は、電極４から発生し、油分をトラップして液面に浮上した油分吸着物１０２を電解槽３から除去して、油と水を物理的に分離するものである。回収手段７は、電解槽３から回収した油分吸着物１０２を集積する回収槽７ａと、電解槽３の液面表面の油分吸着物１０２を回収槽７ａに向けて押し出す押出具７ｂとからなる。押出具７ｂは油分吸着物１０２が液面に浮上する範囲をカバーできるよう幅広形状となっている。また、押出具７ｂは絶縁性の素材、例えばポリ塩化ビニル樹脂等の合成樹脂やゴムからなり、下端部が電解槽３内の油水混合液１０１の液面下に僅かに（例えば、１～５ｍｍ程度）沈むように設けられている。このように、押出具７ｂを絶縁性の素材からなるものとすることにより、誤って押出具７ｂが電極４に接触してしまった場合であっても、短絡してしまうことがない。そして、押出具７ｂによって回収槽７ａに回収された油分吸着物１０２は、図示しない濾過手段によって濾過された後に廃棄物として処理される。

【0030】

回収手段７の構成としては、適宜のものを採用することができる。例えば、図４は回収手段の構成の変更例であり、回収槽７ａに油分吸着物１０２を移動させるために、ローラ７ｃ、傾斜板７ｄを備えている。ローラ７ｃは、液面から上方に向けて回転する円柱形状の回転体であって、回転によって液面表面の油分吸着物１０２をローラ７ｃ表面に移動させるようになっている。そして、傾斜板７ｄは、ローラ７ｃの上面側に配された板上部材であって、ローラ７ｃの回転方向前方から後方に向けてローラ７ｃの軸芯方向で回収槽７ａ側に傾斜している。これによって、ローラ７ｃが回転してローラ７ｃ表面に移動した油分吸着物１０２を、傾斜板７ｄの傾斜に沿って回収槽に移動させることで、油分吸着物１０２を電解槽３から離脱できるようになっている。また、これら本実施形態の回収手段７は、液面表面の浮上物を対象としているが、油分をトラップした析出物が沈降するような場合には、電解槽３の下方で沈降物を回収する構成とすればよく、浮上物と沈降物をそれぞれ回収できる構成としてもよい。

【0031】

本実施の形態の油水分離装置１によって油水混合液１０１を油水分解することにより、パルス波形の電圧を印加しなかった場合と比較して、処理力が向上することを示すグラフ図が、図８である。図８は、パルスの有無によって電極４間に生じる電流の変化を比較したグラフである。図８から一見して明らかなように、パルスがある場合は、パルスが無い場合と比較して、電極４間の電流が高くなっており、電気分解による油水分離の処理力が高くなっていることが分かる。

【0032】

以上、本実施の形態について説明したが、本発明は、本実施の形態の具体的な構成に限定されるものではない。例えば、パルス電圧の波形としては、種々のものを採用することができる。パルス期間Ｃ中の波形は方形波である必要はなく、例えば図７に示されるように、鋸歯状波や正弦波であってもよい。

【0033】

また、本実施の形態では、パルス期間Ｃにおけるパルス波はデューティ比を８０％としているが、８０％に限られるものではない。もっとも、図１０（Ａ）に示されるように、デューティ比が高いほど処理力は向上するが、他方でデューティ比が高くなると油分の電極４への吸着量が増加してしまうため、デューティ比を８０％程度とすることが好ましい。また、デューティ比はパルス期間Ｃ中の各期間ごとに変化させたものとしてもよく、例えば第一パルス期間Ｃ_１では８０％、第二パルス期間Ｃ_２では８５％、第三パルス期間Ｃ_３では９０％、第四パルス期間Ｃ_４では９５％というように、徐々に増加するようにしてもよい。

【0034】

叙述の如く構成された本発明の実施の形態において、油水分離装置１は、工業排液などの油水混合液１０１を収容して電気分解する電解槽３と、電解槽３内に配されて電気分解に用いられる電極４と、電極４に所定の電圧を印加する電源ユニット５と、印加される電圧を制御するための制御手段６と、分離した油分が吸着した油分吸着物１０２を電解槽３から回収する回収手段７を備えている。そして、制御手段６は、電源ユニット５が電極４に印加する電圧を所定の周波数ｆ（Ｈｚ）のパルス波形の電圧となるよう制御するものであって、電圧の印加開始直後の第一パルス期間Ｃ_１には初期周波数ｆ_０の方形波のパルス電圧を印加し、その後の第二～第四パルス期間Ｃ_２～Ｃ_４では、初期周波数ｆ_０よりも低周波数のパルス電圧を印加するよう電源ユニット５を制御するよう設定されている。このように、第一パルス期間Ｃ１では高周波のパルス波形の電圧を印加することにより、電極４に急速に油分が吸着することを抑えつつ、その後の第二～第四パルス期間Ｃ_２～Ｃ_４では除々に低周波のパルス波形の電圧を印加することで、処理効率が向上していくため、全体として電気分解による油水分離の効率が向上することとなる。

【0035】

また、制御手段６は、所定の極性切替時間が経過するごとに、前半期間Ｂ_１と後半期間Ｂ_２とで電源ユニット５が印加するパルス電圧の正負が逆転し、電極４の極性が切り替わるよう設定されている。これによって、電極の長寿命化や、効率的な電気分解による油水分離が可能となる。また、制御手段６は、電極４の極性が切り替わる直前の前半期間Ｂ_１及び後半期間Ｂ_２の最後に、電極４に電圧を印加しないゼロ電位区間Ｅを設けるよう電源ユニット５を制御している。これによって、ゼロ電位期間Ｅのあいだに電極４に発生した泡等の油分吸着物１０２を浮上させておくことができるため、極性の切り替え後の処理力の低下を抑えることができる。さらに、前半期間Ｂ_１と後半期間Ｂ_２とでパルス電圧の波形は対称となっているため、極性の切り替え後も電極への急速な油分の吸着を抑えつつ、全体として電気分解による油水分離の効率がさらに向上することとなっている。

【0036】

さらに、パルス電圧の波形Ｗは、デューティ比が８０％の矩形波であることにより最適化されていて、油水分離の効率が高くなる。加えて、加温器９ａによって電解槽３内の油水混合液１０２が加温されて４５～５５℃の温度になるよう設定されているため、油水分離の効率が高くなる。

【0037】

このような油水分離装置１によって、油水混合液１０２を電気分解して油水分離するにあたり、電源ユニット５から電極４への電圧の印加開始直後に初期周波数ｆ_０のパルス電圧を印加する第一パルス印加工程を第一パルス期間Ｃ_１で行い、その後の第二～第四パルス期間Ｃ_２～Ｃ_４では初期周波数ｆ_０より低周波のパルス電圧を印加する第二パルス印加工程を行うこととなる。

【産業上の利用可能性】

【0038】

本発明は、排液などの油水混合液の油水分離に係る分野に利用可能である。

【符号の説明】

【0039】

１ 油水分離装置
３ 電解槽
４ 電極
４ａ 第一電極
４ｂ 第二電極
５ 電源ユニット
６ 制御手段
７ 回収手段
９ａ 加温器
１０１ 油水混合液
１０２ 油分吸着物
１０３ 排水
Ｂ_１ 前半期間
Ｂ_２ 後半期間
Ｃ パルス期間
Ｄ 定電圧期間
Ｅ ゼロ電位期間
ｆ 周波数
ｆ_０ 初期周波数

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】