2008 Fiscal Year Annual Research Report
気泡噴流を用いた工場排水処理および閉鎖性水域における環境修復技術の開発
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08J00341
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
藤川 俊秀 Hokkaido University, 大学院・工学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Keywords | Gas injection / Bubbling jet / Lifted-up particles / Solid-gas-liquid three-phase flow / Wastewater Treatment / Contaminated sediment / Tornado-like flow |
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| Research Abstract |
鉄鋼精錬プロセスにおいて,ガス吹き込み攪拌は溶融金属の攪拌法として広く用いられている.最近,この攪拌操作を応用し,円筒容器内において発生させた気泡噴流の旋回現象を用いた攪拌プロセスが,幅広い工学分野でいくつか報告されている.
申請者らは,従来の底吹きノズルによる円筒容器内の旋回現象の代わりに,J字型ランスによる底板の無い円筒容器内の旋回現象に着目し,閉鎖性水域における環境修復技術の開発を検討している.すなわち,旋回気泡噴流の攪拌効果によって水底に堆積した汚染物質および汚泥を浮上させておき,気泡内に微量のオゾンを混入することにより迅速な有機物の分解を目指している.この研究が成功すれば低コスト,省エネルギーで閉鎖性水域の環境浄化が期待できる.
本年度は,一連の研究の初期段階として,小型モデルを用いて旋回気泡噴流による堆積粒子巻き上がり特性に関する実験的研究を行った.すなわち実用化に向けて,まず粒子浮上を伴う旋回現象が発生する条件と基本特性(旋回開始時間,旋回終了時間,旋回周期,振幅)を明確にし,ついで粒子群が浴内に均一に分散して攪拌される条件を明らかにした.
旋回気泡噴流の攪拌力によって粒子群が浮上する際には,孤立渦や一対の渦が生じ,大気中で発生する2種類の竜巻に類似した現象が発生した.堆積粒子の浮上特性は,これらの渦の挙動と密接な関係を有するので,2種類の渦が生じる要因を可視化の方法を用いて明らかにした.
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