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WO2015060382A1 - 微細気泡生成装置および微細気泡生成装置を備える汚染水浄化システム - Google Patents

微細気泡生成装置および微細気泡生成装置を備える汚染水浄化システム Download PDF

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WO2015060382A1
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岩男 田村
和義 足立
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EARTH RE PURE Inc
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    • B01F25/312533Constructional characteristics of the diverging discharge conduit or barrel, e.g. with zones of changing conicity

Definitions

  • the present invention relates to a microbubble generator and a contaminated water purification system including the microbubble generator.
  • the fine bubble generation device is a mixer having a venturi tube, sucks gas downstream of the throat of the venturi tube to generate bubbles, and dissolves the bubbles in the liquid in a pipe line connected downstream of the mixer. While the liquid and bubbles reach the redistribution device, the liquid and bubbles are re-accelerated by the venturi tube provided in the redistribution device, and a jet of fine bubbles mixed is ejected from the nozzle port provided downstream of the redistribution device. It is what is done.
  • a microbubble generator is generally formed by forming a supply channel for supplying a gas to a mixer by making a hole perpendicular to the liquid flow in a wall surface defining a liquid flow path in the mixer. Yes. Therefore, when the contaminated water is directly flowed into the fine bubble generating device, there is a problem that the pollutant is clogged particularly near the outlet of the supply path for supplying gas, and the fine bubble generating device cannot be used immediately.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and provides a fine bubble generating apparatus capable of generating fine bubbles from contaminated water.
  • the fine bubble generating device connects a liquid inflow path through which pressurized liquid flows, a discharge path for discharging the generated fine bubbles and liquid, and the liquid inflow path and the discharge path.
  • a throat portion having a narrower flow area than the liquid inflow passage and the discharge passage, and a gas supply passage for supplying gas into the liquid inflow passage or the throat portion, and an outlet end of the gas supply passage Open to the downstream side of the flow.
  • the outlet end of the gas supply path for supplying gas opens toward the downstream side of the liquid flow. That is, the gas supply path has a structure in which liquid does not easily enter the gas supply path unless the liquid flows backward.
  • the gas supply path has a structure in which liquid does not easily enter the gas supply path unless the liquid flows backward.
  • the gas supply path can be formed as a tube.
  • the tube has an L shape, the outlet end is formed in a horizontal portion of the tube, and the horizontal portion has a liquid outlet with the outlet end positioned in the throat. It can be arranged parallel to the flow.
  • tube which forms a gas supply path occupies a part of flow-path area of a throat part, and the flow-path area of a throat part is narrowed with a pipe
  • the flow area of the throat can be easily changed simply by changing the diameter of the tube. Thereby, the flow rate of the liquid in the throat can be easily adjusted, and as a result, the generation amount of fine bubbles can be easily adjusted.
  • the contaminated water purification system includes the above-described fine bubble generating device, a contaminated water tank that supplies the contaminated water to the fine bubble generating device, and a floating surface that floats and separates the fine bubbles discharged from the fine bubble generating device.
  • a separation tank A separation tank.
  • the fine bubble generating device can generate fine bubbles from the contaminated water
  • the contaminated water (liquid) flowing out from the contaminated water tank is directly flowed into the fine bubble generating device
  • a configuration in which the discharged fine bubbles are allowed to flow into the floating separation tank can be employed.
  • a microbubble generator that cannot generate microbubbles from contaminated water it is necessary to adopt a configuration in which the contaminated water and microbubbles are separately flowed into the floating separation tank. Since it becomes unnecessary, the contaminated water purification system can be simplified.
  • fine bubbles can be generated from contaminated water.
  • the fine bubble generating device 10 includes a liquid inflow path 11 through which pressurized liquid flows, a discharge path 12 through which the generated fine bubbles are discharged, and a liquid inflow path 11 and a discharge path 12.
  • a throat portion 13 is provided for connection.
  • the liquid inflow path 11, the throat portion 13, and the discharge path 12 are connected in order to form a flow path for liquid flowing in from the liquid inflow path 11.
  • the throat portion 13 has a cylindrical shape whose diameter is smaller than that of the liquid inflow path 11 and the discharge path 12, and the flow path area is narrower than that of the liquid inflow path 11 and the discharge path 12.
  • the liquid inflow path 11 is formed of a cylindrical portion 11a having a diameter larger than that of the throat portion 13 and a truncated cone portion 11b having a diameter that gradually decreases toward the throat portion 13 side, that is, becomes narrower.
  • the discharge path 12 is formed of a truncated conical portion 12a whose diameter gradually increases from the throat portion 13, that is, a thickened conical portion 12a, and a cylindrical portion 12b having the large diameter.
  • a first pipe line 4 for transporting liquid from a tank for storing liquid, such as the contaminated water tank 2 in FIG. 2, to the liquid inflow path 11. ing. Further, the fine bubbles are conveyed to the end opposite to the throat portion 13 of the discharge passage 12 to a tank for discharging the fine bubbles generated by the fine bubble generating apparatus 10 such as the floating separation tank 3 of FIG.
  • the 2nd pipe line 5 is connected.
  • the fine bubble generating device 10 further includes a gas supply path 14 for supplying a gas into the liquid inflow path 11 or the throat section 13.
  • the gas supply path 14 is formed as a tube, and the tube is formed in a substantially L shape by a horizontal portion 141 and a vertical portion 142 provided vertically from one end of the horizontal portion 141.
  • the other end of the horizontal portion 141 is an outlet end 143 that discharges gas
  • the other end of the vertical portion 142 that is not connected to the horizontal portion 141 is an inlet end 144 through which gas flows.
  • the gas supply path 14 is inserted from a hole formed in the wall surface defining the liquid inflow path 11, the outlet end 143 is positioned in the throat portion 13, and the horizontal portion 141 is arranged in parallel with the liquid flow. ing. At this time, it is preferable that the horizontal portion 141 is disposed so as to be in close contact with the wall surface defining the throat portion 13.
  • a pressurized liquid is introduced from a tank for storing liquid through a known pump into the liquid inflow path 11 through the first pipe 4.
  • gas is supplied from the gas supply path 14 to the throat 13. Since the static pressure in the throat portion 13 is relatively negative, the gas is naturally sucked into the throat portion 13 via the gas supply path 14 without requiring a gas supply device or the like. Since the liquid flowing through the throat 13 is pressurized and has a high pressure, the gas supplied to the throat 13 is dissolved in the liquid. Then, the liquid flows from the throat 13 to the discharge path 12 in a state where the gas is dissolved.
  • the contaminated water purification system 1 includes a fine bubble generating device 10, a contaminated water tank 2 that supplies the contaminated water to the fine bubble generating device 10, and a floating separation tank 3 that floats and separates the fine bubbles discharged from the fine bubble generating device 10. Is provided.
  • the contaminated water purification system 1 purifies contaminated water as follows. That is, the contaminated water containing the pollutant in the contaminated water tank 2 is pumped out of the contaminated water tank 2 by the pump and flows into the fine bubble generating device 10 through the first pipe 4. In this process, it is pressurized by a pump and flows into the microbubble device 10 in a high pressure state. In the liquid that has flowed in, fine bubbles are generated by the method of generating fine bubbles of the fine bubble generating device 10.
  • the fine bubbles that have reached the levitation separation tank 3 float in the levitation separation tank 3 in a state in which contaminants are adhered due to the rising nature of the fine bubbles. Thereafter, the fine bubbles disappear in the ascending process, and only the contaminants are retained in the upper part of the floating separation tank 3. Since the fine bubbles are sequentially rising, the contaminants retained at the top of the floating separation tank 3 continue to accumulate at the top of the floating separation tank 3. After the contaminants are floated and separated in this way, the contaminants floating and stored are scooped up and collected by the screvers 6 provided at the top of the floatation separation tank 3. In this way, contaminants are removed and contaminated water is purified.
  • the gas supply path 14 is formed as an L-shaped tube, and the horizontal portion 141 is arranged with the outlet end 143 facing the downstream side of the liquid flow.
  • the tube forming the gas supply path 14 is arranged such that the outlet end 143 is located in the throat portion 13 and the horizontal portion 141 is parallel to the liquid flow. That is, the pipe forming the gas supply path 14 occupies a part of the flow path area of the throat 13.
  • the amount of microbubbles generated varies depending on the flow area of the throat 13, but by having this configuration, just changing the diameter of the tube forming the gas supply path 14, The area
  • the fine bubble generating device 10 can generate fine bubbles from the contaminated water, the contaminated water flowing out from the contaminated water tank 2 is caused to flow directly into the fine bubble generating device 10 to be fine.
  • a configuration in which fine bubbles discharged from the bubble generating device 10 are allowed to flow into the floating separation tank 3 can be employed.
  • a conventional microbubble generator that cannot generate microbubbles from contaminated water it is necessary to adopt a configuration in which the contaminated water and microbubbles flow separately into the floating separation tank. Since the system 1 does not need this, the contaminated water purification system 1 can be simplified.
  • the gas supply path 14 is formed as an L-shaped tube, but the shape of the tube is not limited to the L-shape.
  • the gas supply path 14a is formed as a straight tube, and is attached to the fine bubble generating device 10a so as to be inclined so that the outlet end 143a faces the downstream side of the liquid flow. May be. Further, the gas supply path 14 does not need to be formed as a pipe, and as shown in FIG.
  • the gas supply path 14b is provided on the wall surface defining the liquid inflow path 11 with respect to the fine bubble generating device 10b. May be formed as a hole shaped to face the downstream side of the liquid flow. This hole can also be formed in the throat 13. In any case, the outlet ends 143a and 143b of the gas supply paths 14a and 14b may be open toward the downstream side of the liquid flow.
  • the contaminated water purification system of the present invention can also be used to float and separate tritium from contaminated water containing tritium (tritium), for example.
  • generation apparatus of this invention can be used also for the production

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Abstract

汚染水から微細気泡を生成可能な微細気泡生成装置を提供する。 本発明に係る微細気泡生成装置10は、加圧された液体が流入する液体流入路11と、生成された微細気泡と液体とを排出する排出路12と、液体流入路11と排出路12とを接続し、液体流入路11および排出路12より流路面積が狭いのど部13と、液体流入路11またはのど部13内に気体を供給する気体供給路14とを備え、気体供給路14の出口端143は、液体の流れの下流側を向いて開口する。

Description

微細気泡生成装置および微細気泡生成装置を備える汚染水浄化システム
 本発明は、微細気泡生成装置および微細気泡生成装置を備える汚染水浄化システムに関するものである。
 従来から、直径が0.5mm以下のマイクロバブルと呼ばれる微細な気泡を含む液体が多様な分野で利用されており、液体中に微細気泡を発生させる様々な装置が提案されている(特許文献1参照)。微細気泡生成装置は、ベンチュリ管を有する混合器において、ベンチュリ管ののど部の下流で気体を吸い込んで気泡を生成し、混合器の下流に接続される管路において、気泡を液体中に溶解しながら液体および気泡を再分配装置まで到達させ、再分配装置が備えるベンチュリ管によって、液体および気泡を再加速し、再分配装置の下流に設けられたノズル口から微細気泡が混合された噴流が噴射されるものである。
特公平6-93991号公報
 近年、微細気泡が、液体中において汚染物質などを付着させて浮上する性質を有することに着目し、微細気泡生成装置で生成した微細気泡に汚染物質を付着させて浮上させ、汚染水を浄化することが試みられている。その中でも、微細気泡に汚染物質を効率よく付着させるために、微細気泡生成装置に直接汚染水を流し、汚染水から微細気泡を生成すことが試みられている。しかしながら、微細気泡生成装置は一般的に、混合器に気体を供給する供給路が、混合器内の液体の流路を画定する壁面に、液体の流れに直交する孔を開けることにより形成されている。そのため、微細気泡生成装置に汚染水を直接流入させると、特に気体を供給する供給路の出口付近に汚染物質が詰まり、微細気泡生成装置がすぐに使用できなくなるという問題が生じていた。
 本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、汚染水から微細気泡を生成可能な微細気泡生成装置を提供する。
 本発明に係る微細気泡生成装置は、加圧された液体が流入する液体流入路と、生成された微細気泡と液体とを排出する排出路と、前記液体流入路と前記排出路とを接続し、前記液体流入路および前記排出路より流路面積が狭いのど部と、前記液体流入路または前記のど部内に気体を供給する気体供給路とを備え、前記気体供給路の出口端は、液体の流れの下流側を向いて開口する。
 本発明の微細気泡生成装置は、気体を供給する気体供給路の出口端が、液体の流れの下流側を向いて開口している。つまり、気体供給路は、液体が逆流しないと気体供給路内に液体が入り込み難い構造となっている。この構成を有することで、通常の液体の流れの中では、気体供給路に液体が流れ込み難くなる。これにより、液体として汚染物質を含む汚染水を流入させたとしても、汚染物質が気体供給路に入り込むことがなく、気体供給路が詰まることを防止することができる。その結果、微細気泡生成装置に直接汚染水を流し込んでも、汚染水から微細気泡を生成することができる。
 上記微細気泡生成装置において、気体供給路は、管として形成されることができる。この構成を有することで、管の出口端が液体の流れの下流側を向くように管を配置すればよく、気体供給路を容易に設けることができる。
 また、上記微細気泡生成装置において、管は、L字状を呈しており、出口端は、管の水平部に形成されており、水平部は、出口端をのど部内に位置させて、液体の流れと平行に配置されることができる。この構成を有することで、気体供給路を形成する管が、のど部の流路面積の一部を占めることとなり、のど部の流路面積が管により狭められる。言い換えると、管の径を変更するだけで、のど部の流路面積を簡単に変更することができる。これにより、のど部における液体の流速を容易に調整することができ、結果、微細気泡の生成量を容易に調整することができる。
 また、本発明に係る汚染水浄化システムは、上記微細気泡生成装置と、前記微細気泡生成装置に汚染水を供給する汚染水槽と、前記微細気泡生成装置から排出された微細気泡を浮上分離する浮上分離槽とを備える。
 本発明の汚染水浄化システムは、微細気泡生成装置が汚染水から微細気泡を生成できるため、汚染水槽から流出される汚染水(液体)を直接微細気泡生成装置に流入させ、微細気泡生成装置から排出される微細気泡を浮上分離槽に流入させる構成を採用することができる。汚染水から微細気泡を生成できない微細気泡生成装置を用いた場合、汚染水と微細気泡とを別個に浮上分離槽に流入させる構成を採用しなければならないが、本発明の汚染水浄化システムではその必要がなくなるため、汚染水浄化システムを簡略化することができる。
 本発明の微細気泡生成装置によると、汚染水から微細気泡を生成することができる。
本発明に係る微細気泡生成装置の一実施形態を示す縦断面図である。 本発明に係る汚染水浄化システムを示す概略図である。 本発明に係る微細気泡生成装置の他の実施形態を示す縦断面図である。 本発明に係る微細気泡生成装置の他の実施形態を示す縦断面図である。
 以下、本発明に係る微細気泡生成装置10の一実施形態について、添付図面を参照して説明する。
 図1に示すように、微細気泡生成装置10は、加圧された液体が流入する液体流入路11、生成された微細気泡を排出する排出路12、および液体流入路11と排出路12とを接続するのど部13を備えている。液体流入路11、のど部13及び排出路12が順に繋がり、液体流入路11から流入される液体の流路を形成している。のど部13は、液体流入路11および排出路12よりも径が小さい筒状を呈しており、流路面積が、液体流入路11および排出路12よりも狭くなっている。液体流入路11は、のど部13よりも径の大きい筒状部分11aと、のど部13側に向かって徐々に径が小さくなる、すなわち細くなる切頭円錐部分11bとから形成されている。また、排出路12は、のど部13から徐々に径が大きくなる、すなわち、太くなる切頭円錐部分12aと、その大きい径を有する筒状部分12bとから形成されている。
 液体流入路11ののど部13と反対側の端部には、例えば図2の汚染水槽2のような液体を貯留する槽から液体流入路11に液体を搬送する第1管路4が接続されている。また、排出路12ののど部13と反対側の端部には、例えば図2の浮上分離槽3のような微細気泡生成装置10で生成された微細気泡を排出する槽まで微細気泡を搬送する第2管路5が接続されている。
 微細気泡生成装置10は、さらに、液体流入路11またはのど部13内に気体を供給する気体供給路14を備えている。気体供給路14は、管として形成されており、管は、水平部141と、水平部141の一端から垂直に設けられる垂直部142とで略L字状に形成されている。水平部141の他端が、気体を排出する出口端143となっており、水平部141と接続されない垂直部142の他端が、気体を流入させる入口端144となっている。
 気体供給路14は、液体流入路11を画定する壁面に形成される孔から挿入され、出口端143をのど部13内に位置させ、水平部141が液体の流れと平行となるように配置されている。このとき、水平部141がのど部13を画定する壁面に密接するように配置されることが好ましい。
 次に、上記のように形成された微細気泡生成装置10による微細気泡の生成方法について説明する。まず、液体を貯留する槽から、既知のポンプを介して加圧された液体が第1管路4を通り液体流入路11に流入される。同時に、気体供給路14からのど部13に気体が供給される。気体は、のど部13内の静圧が相対的に負圧となっているため、特に気体供給器等を必要とせず、自然に気体供給路14を介してのど部13に吸引される。のど部13を流れる液体は加圧され高圧となっているため、のど部13に供給された気体が液体に溶解する。そして、気体を溶解した状態で液体は、のど部13から排出路12へと流れていく。排出路12では、のど部13より流路面積が大きくなるため、加圧されていた液体の圧力が下がり、液体に溶解していた気体は過飽和の状態となる。そして、液体に溶解していられなくなった気体が微細気泡となり、これにより微細気泡が生成される。
 次に、図2を参照して、本発明に係る、上記微細気泡生成装置10を利用した汚染水浄化システム1の一実施形態について説明する。汚染水浄化システム1は、微細気泡生成装置10と、微細気泡生成装置10に汚染水を供給する汚染水槽2と、微細気泡生成装置10から排出された微細気泡を浮上分離する浮上分離槽3とを備える。
 汚染水浄化システム1は、次のようにして汚染水を浄化する。すなわち、汚染水槽2内の汚染物質を含んだ汚染水は、汚染水槽2からポンプによって汲みだされ、第1管路4を通って微細気泡生成装置10内へと流れていく。この過程で、ポンプによって加圧され、高圧の状態で微細気泡装置10内に流入される。流入された液体は、上記微細気泡生成装置10の微細気泡の生成方法によって、微細気泡が生成される。
 生成された微細気泡は、マイナスに帯電しているため、微細気泡生成装置10の排出路12を通過中に、汚染水中に含まれているプラスに帯電する汚染物質を付着する。そして、 汚染物質を付着させた微細気泡は、汚染物質が除去された液体とともに、第2管路5を通って浮上分離槽3へと搬送される。
 浮上分離槽3に到達した微細気泡は、微細気泡の上昇する性質によって浮上分離槽3内を、汚染物質を付着させた状態で浮上していく。その後、微細気泡は上昇過程で消滅し、汚染物質だけが浮上分離槽3の上部に滞留される。微細気泡は、順次上昇しているため、浮上分離槽3の上部に留められた汚染物質は、浮上分離槽3の上部に溜まり続ける。このようにして汚染物質を浮上分離させた後、浮上分離槽3の上部に設けられているスクレバー6によって、浮上して溜められた汚染物質を掬い取って回収する。このようにして、汚染物質が除去されて、汚染水が浄化される。
 以上のように、本実施形態では、気体供給路14がL字状の管として形成され、水平部141が、出口端143を液体の流れの下流側に向けて配置されている。この構成を有することで、液体が逆流しないと気体供給路14内に入り込めず、気体供給路14に液体が流れ込み難くなっている。これにより、液体として汚染物質を含む汚染水を流入させたとしても、汚染物質が気体供給路14に入り込むことがなく、気体供給路14が詰まることを防止することができる。その結果、微細気泡生成装置10に直接汚染水を流し込んでも、汚染水から微細気泡を生成することができる。
 また、本実施形態では、気体供給路14を形成する管が、出口端143がのど部13内に位置し、水平部141が液体の流れと平行になるように配置されている。つまり、のど部13の流路面積の一部を、気体供給路14を形成する管が占めている。一般的に、微細気泡は、のど部13の流路面積に応じて生成される量が変化するが、この構成を有することで、気体供給路14を形成する管の径を変更するだけで、のど部13の流路面積を狭める領域を簡単に変更でき、結果、微細気泡の生成量を容易に調整することができる。
 さらに、本実施形態の汚染水浄化システム1では、微細気泡生成装置10が汚染水から微細気泡を生成できるため、汚染水槽2から流出される汚染水を直接微細気泡生成装置10に流入させ、微細気泡生成装置10から排出される微細気泡を浮上分離槽3に流入させる構成を採用することができる。従来の汚染水から微細気泡を生成できない微細気泡生成装置を用いた場合、汚染水と微細気泡とを別個に浮上分離槽に流入させる構成を採用しなければならないが、本実施形態の汚染水浄化システム1ではその必要がなくなるため、汚染水浄化システム1を簡略化することができる。また、汚染水から微細気泡を生成するため、生成された微細気泡に汚染水中の汚染物質がすぐに付着できる。これにより、従来の汚染水と微細気泡とを別個に浮上分離槽に流入させて微細気泡に汚染物質を付着させるよりも、効率的に微細気泡に汚染物質を付着させることができ、汚染物質の除去率を向上させることができる。
 以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、気体供給路14をL字状の管として形成したが、管の形状はL字状に限られない。例えば、図3に示すように、気体供給路14aは、直管状の管として形成され、微細気泡生成装置10aに対し、出口端143aが液体の流れの下流側を向くように傾斜して取り付けられても良い。また、気体供給路14は管として形成される必要もなく、図4に示すように、気体供給路14bは、液体流入路11を画定する壁面に、微細気泡生成装置10bに対し、出口端143bが液体の流れの下流側を向くような形状の孔として形成されても良い。また、この孔は、のど部13に形成されることもできる。いずれの場合であっても、気体供給路14a,14bの出口端143a,143bが、液体の流れの下流側を向いて開口していれば良い。気体供給路14a,14bとしてこのような構成を採用することで、L字状の管を形成する必要がなくなり、さらには、管を用いることも必要なくなり、微細気泡生成装置10a,10bの製造を容易にすることができる。
 本発明の汚染水浄化システムは、例えば、トリチウム(三重水素)を含む汚染水からトリチウムを浮上分離させるためにも用いることができる。また、本発明の微細気泡生成装置は、水耕栽培のための炭酸ガス含有水若しくは炭酸ガス含有液肥の生成、又はエマルション燃料の生成にも用いることができる。具体的に説明すると、微細気泡生成装置の液体流入路から水又は液肥を供給し、気体供給路から炭酸ガスを供給することで、炭酸ガスを含む水又は液肥を生成することができる。水耕栽培において当該水又は液肥を供給すると、植物の根に供給された水又は液肥から炭酸ガスが蒸発し、その炭酸ガスが植物の葉の裏側にある気孔に直に接触する。これにより、葉の裏側にある気孔から炭酸ガスを吸収する性質を有する植物に対して炭酸ガスを効率よく吸収させることができる。また、微細気泡生成装置の液体流入路から水及び油を供給することで、油中に水が分散しエマルション燃料を生成することができる。これにより、従来エマルション燃料を生成するために用いていた界面活性剤を用いなくても容易にエマルション燃料を生成することができる。
 1   汚染水浄化システム
 2   汚染水槽
 3   浮上分離槽
 10  微細気泡生成装置
 11  液体流入路
 12  排出路
 13  のど部
 14  気体供給路
 141 水平部
 143 出口端

Claims (4)

  1.  加圧された液体が流入する液体流入路と、
     生成された微細気泡を排出する排出路と、
     前記液体流入路と前記排出路とを接続し、前記液体流入路および前記排出路より流路面積が狭いのど部と、
     前記液体流入路または前記のど部内に気体を供給する気体供給路とを備え、
     前記気体供給路の出口端は、液体の流れの下流側を向いて開口する微細気泡生成装置。
  2.  前記気体供給路は、管として形成される請求項1に記載の微細気泡生成装置。
  3.  前記管は、L字状を呈しており、
     前記出口端は、前記管の水平部に形成されており、
     前記水平部は、前記出口端を前記のど部内に位置させて、液体の流れと平行に配置される請求項2に記載の微細気泡生成装置。
  4.  請求項1~3のいずれか一項に記載の微細気泡生成装置と、
     前記微細気泡生成装置に汚染水を供給する汚染水槽と、
     前記微細気泡生成装置から排出された微細気泡を浮上分離する浮上分離槽とを備える汚染水浄化システム。
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