JP2003326191A - 磁性体を用いた分離浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 浮遊固形物回収領域での高勾配の磁場を形成
し、更には、被処理水の滞留時間を長くして、前記磁場
による浮遊固形物の回収効率を向上させた、磁性体を用
いた分離浄化装置を提供する。 【解決手段】 被処理水の流れの中で、磁力により、磁
性を持った浮遊固形物を被処理水から分離する分離浄化
装置において、非磁性材料からなる扁平な槽を介して、
被処理水を流し、該槽内で形成される短い流れの両端に
異極を対向させた状態で、前記流れに沿った磁場を形成
するように、前記槽に対して接近させた状態でバルク磁
石を配置し、前記槽内を流れる前記浮遊固形物を回収す
るため、前記磁場を横切って前記槽内の流れの途中に、
フィルターを備えた浮遊固形物回収領域を設けているこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として、磁性体
微粒子を含む凝集剤で、被処理水中の汚濁物あるいは溶
質を、磁性を持った浮遊固形物とし、被処理水の流れの
中で、磁力により、前記浮遊固形物を被処理水から分離
する分離浄化装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、浄水（上水、下水、産業廃水）
の処理、特に、被処理水中から富栄養化した汚泥（主と
して、燐含有物）を分離する際に、高勾配磁場を利用し
て生成された、例えば、マグネタイトなどのフェライト
（粉状あるいは粒状の強磁性体：以下、磁性体微粒子と
称す）を含む凝集剤で、被処理水中の汚濁物或いは溶質
を、予め、磁性を持った浮遊固形物（フロック）として
いる。

【０００３】そして、この状態の被処理水を、超伝導ソ
レノイドコイルを外側に巻回した非磁性材料からなる導
管内に導き、前記超伝導ソレノイドコイルの付勢により
導管内に磁場を発生し、この磁場の中に置かれたフィル
ターを介して、被処理水を濾過すると共に、その後、フ
ィルターから、これに付着した浮遊固形物を除去・回収
する分離浄化装置が提唱されている。

【０００４】この分離浄化装置は、被処理水の流れに平
行な方向の磁場を発生させ、フィルターによる浮遊固形
物の分離効率がよい点で優れているが、反面その欠点は
超伝導ソレノイドコイルを用いた場合、装置が高価とな
ること、特に、それが低温超伝導ソレノイドであると、
励磁・消磁に長時間（通常、各３０分）を要するので、
浮遊固形物の分離作業において、フィルター洗浄に、か
なり長い中断を余儀なくされ、経済的な効率が下がる点
である。

【０００５】そこで、先に、磁力による浮遊固形物の捕
捉を行う際、バルク磁石により、被処理水の流れに対し
て平行な磁場を発生させることで、比較的簡易で低コス
トの装置でありながら、フィルターによる高い分離効率
を発揮でき、しかも、作業を中断することなくフィルタ
ー交換が可能な、磁性体を用いた浄化装置が提唱されて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、非磁性材料
からなる槽内を介して、被処理水を流し、該槽内での流
れの両端に異極を対向させた状態で、バルク磁石によ
り、前記流れに沿った磁場を形成する場合において、浮
遊固形物回収領域での高勾配の磁場を形成し、更には、
被処理水の滞留時間を長くして、前記磁場による浮遊固
形物の回収効率を向上した、磁性体を用いた浄化装置あ
るいは分離装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため、本発明では、
磁性体微粒子を含む凝集剤で、被処理水中の汚濁物或い
は溶質を、磁性を持った浮遊固形物とし、被処理水の流
れの中で、磁力により、前記浮遊固形物を被処理水から
分離する分離浄化装置において、非磁性材料からなる扁
平な槽を介して、被処理水を流し、該槽内で形成される
短い流れの両端に異極を対向させた状態で、前記流れに
沿った磁場を形成するように、前記槽に対して接近させ
た状態で高温超伝導体よりなるバルク磁石を配置し、前
記槽内を流れる前記浮遊固形物を分離回収するため、前
記磁場を横切って前記槽内の流れの途中に、磁性体より
なるフィルターを備えた浮遊固形物回収領域を設けてい
ることを特徴とする。

【０００８】このような構成では、前記バルク磁石によ
る高勾配の磁場が得られ、しかも、磁場の方向が、被処
理水の流れに沿っていて、フィルターを用いた前記浮遊
固形物回収領域を通る被処理水の全量に対して、全ての
浮遊固形物の捕捉機能を十分に発揮できるので、超伝導
ソレノイドを用いる場合に比較して、簡易で低コストの
装置を提供できる。その上、被処理水の処理作業をバル
ク磁石で行うので、フィルター交換の際でも、従来の、
励消磁に時間のかかる低温超伝導ソレノイドを用いる場
合のように、相当時間、運転を中断する必要がなく、稼
働率を低下させることなく経済的に向上させるメリット
が得られる。

【０００９】この場合、本発明の実施の形態として、前
記フィルターの材料には、磁性体が用いられ、それが所
要のメッシュで編組された構成になっていることが好ま
しく、また、前記槽内の流れの断面積が、前記浮遊固形
物回収領域での滞留時間が長くなるように、大きく設定
してあることが回収効率を向上する上で効果がある。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照して、具体的に説明する。なお、図１は、本発
明に係る第１の実施形態を示す概略側面図、図２は、第
２の実施形態を示す概略側面図、図３は、浮遊固形物回
収作業を継続する過程でのフィルター交換を可能にし
た、浄化装置の概略平面図、図４は、同じく概略端面図
である。

【００１１】本発明に係る浄化装置は、磁性体微粒子を
含む凝集剤で、被処理水中の汚濁物を、磁性を持った浮
遊固形物Ｓとし、被処理水Ｗの流れの中で、磁力によ
り、浮遊固形物Ｓを被処理水Ｗから分離するものであ
る。ここでは、非磁性材料（例えば、硬質合成樹脂）か
らなる扁平な槽１内の、被処理水の短い流れを挟んで、
異極を対向させた状態で、前記流れに沿った磁場（磁力
線Ｍで示す）を形成するように、槽１の短寸方向（扁平
な間隔）に対してバルク磁石２、２’を配置している
（図１および図２を参照）。なお、図１に示す実施形態
では、被処理水を上部から槽１内に導入し、フィルター
３のある浮遊固形物回収領域４を経由して、下部から導
出しているが、図２に示す実施形態では、バルク磁石
２、２’（例えば、円柱形）を囲むような円筒状の導入
路１ａ、導出路１ｂを介して、被処理水を槽１に導入、
導出する構成になっている。

【００１２】なお、バルク磁石２、２’とは、例えば、
１〜３テスラに磁化された酸化物超電導体（高温超伝導
バルク材としての、各種金属酸化物を焼き固めたセラミ
ックス）のことである。そして、バルク磁石２、２’を
槽１に接近させた状態（バルク磁石２相互間での磁場強
度として１．７テスラ以上が得られる）で、槽１内を流
れる前記浮遊固形物Ｓを、槽１内に設けられたフィルタ
ー３のある浮遊固形物回収領域４で捕捉するように構成
している。この場合、浮遊固形物回収領域４での被処理
水の滞留時間を十分確保するために、流れの断面積を大
きくした構成にするのがよい。

【００１３】この実施の形態において、フィルター３
は、例えば、フェライトなどの磁性体からなる細かいメ
ッシュの編組部材で構成され、バルク磁石２、２’と共
同して、浮遊固形物回収領域４で、被処理水の流れの方
向に平行な高勾配の磁場を形成している。なお、槽１を
挟んで対向するバルク磁石２（あるいは２’）は、真空
容器２ａ（あるいは２’ａ）内に収容されている。

【００１４】このような構成では、扁平な槽１を採用す
ることで、バルク磁石２、２’の相対間隔を短くでき、
高勾配の磁場が得られる。また、槽１内の浮遊固形物回
収領域での、流れの断面積が大きくしてあることで、浮
遊固形物の回収効率が向上できる。また、超伝導ソレノ
イドコイルを用いる場合のように、導管１内の被処理水
の流れに沿って、十分な磁場を発生でき、しかも、バル
ク磁石を用いることで、超伝導ソレノイドを用いる設備
に比較して、その設備を大幅に簡素化でき、低コストで
提供できるメリットが得られる。

【００１５】また、図３及び図４に示す第３の実施形態
では、図２に示すように、フィルター３が、複数組が、
交換用支持体５に着脱可能にセットされ、それぞれ、前
記交換用支持体の操作で、その１組が選択的に浮遊固形
物回収領域４に挿入される。交換用支持体５は、槽１外
に支軸５ａを備えた円盤状回転部材であり、その一部
が、例えば、Ｏ−リング６を介して、浮遊固形物回収領
域４に液密に挿入される構造になっている。

【００１６】なお、ここでは、前記真空ポンプの働き
で、断熱性を高めるため、真空容器内を真空状態にする
と共に、前記小型冷凍機の働きで、真空容器中におい
て、バルク磁石を、ヘリウムガスなどの冷媒を用いて、
超低温（好ましくは、絶対温度４〜７７度）に維持す
る。

【００１７】また、図中、符号７、８は、槽１の、被処
理水の導入側および導出側に、それぞれ、装備したゲー
トバルブである。

【００１８】このような構成では、ゲートバルブ７、８
を開放した状態で、槽１に被処理水を流すと、前述のよ
うな、フィルター３による浮遊固形物の分離・回収を行
うことができ、また、適時に、交換用支持体５を回転し
て、当該フィルター３を槽１外に導出すると共に、新た
なフィルター３を浮遊固形物回収領域４に対応させるこ
とができる。

【００１９】従って、超伝導ソレノイドコイルを用いる
場合のように、槽１内の被処理水の流れに沿って、十分
な磁場を発生でき、しかも、バルク磁石を用いること
で、超伝導ソレノイドを用いる設備に比較して、その設
備を大幅に簡素化でき、低コストで提供できるメリット
が得られる。しかも、運転を中断することなく、フィル
ター交換ができ、運転状態を実質的に継続することがで
き、稼働率を向上できる。

【００２０】なお、この実施の形態では、バルク磁石に
よる磁場の発生、フィルターに捕捉した浮遊固形物の除
去を簡潔に説明するために、単列の槽１での被処理水か
らの浮遊固形物の回収について、その構成および作用効
果を示しているが、規模の大型化や補修などを配慮し
て、浮遊固形物の連続除去作業を維持するために、実際
には、槽１を複列（少なくとも、２列）とし、そこに、
それぞれ、浮遊固形物回収領域およびこれに対応するバ
ルク磁石、支持部材による交換可能なフィルターなどを
設けることが望ましい。

【００２１】また、槽１を複列とし、これらへの、被処
理水の導入、導出を切り替えるバルブ及び配管を設備し
て、一方の槽で被処理水の処理を行い、他方の槽で、フ
ィルターの洗浄を行うようなシステム構成にしてもよ
い。この場合、各列に対して、共通するバルク磁石の対
を、適当な手段で移動するような構成にしてもよい。こ
の場合も、被処理水の実質的な処理作業の継続性が得ら
れる。

【００２２】本発明で分離される固形物は汚濁物のみな
らず、希少金属や有用な金属などのの分離抽出を行なう
ことができる。また形態が、酸化物、有機物、無機物或
いはこれらの複合物質であっても十分に経済的な分離抽
出を行なうことができる。従って、本発明の効果は単に
分離浄化に留まるものではない。

【００２３】さらに、高温超電導バルク磁石に代えて、
銅コイル、低温超電導線材あるいは高温超電導線材によ
るコイルを用いて磁場を発生させ、本発明の技術的思想
の範囲で分離浄化装置を構成することもできる。同様に
高温超電導バルク磁石に代えて希土類永久磁石又はフェ
ライト永久磁石を用いる構成で本発明を実施することも
できる。

【００２４】

【発明の効果】本発明は、以上詳述したように、磁性体
微粒子を含む凝集剤で、被処理水中の汚濁物又は溶質
を、磁性を持った浮遊固形物とし、被処理水の流れの中
で、磁力により、前記浮遊固形物を被処理水から分離す
る分離浄化装置において、非磁性材料からなる扁平な槽
を介して、被処理水を流し、該槽内で形成される短い流
れの両端に異極を対向させた状態で、前記流れに沿った
磁場を形成するように、前記槽に対して接近させた状態
で高温超伝導体よりなるバルク磁石を配置し、前記槽内
を流れる前記浮遊固形物を回収するため、前記磁場を横
切って前記槽内の流れの途中に、フィルターを備えた浮
遊固形物回収領域を設けていることを特徴とする。

【００２５】従って、バルク磁石の相互間を短くできる
ので、高い勾配の磁場が形成でき、フィルターを用いた
前記浮遊固形物回収領域を通る被処理水の全量に対し
て、全ての浮遊固形物の捕捉機能を十分に発揮できる
上、超伝導ソレノイドを用いた磁場発生装置に比較し
て、簡易な構成で、低コストの装置として提供できるメ
リットが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１の実施の形態を示す概略側面
図である。

【図２】同じく、第２の実施の形態を示す概略側面図で
ある。

【図３】同じく、第３の実施の形態を示す概略平面図で
ある。

【図４】同じく、概略端面図である。

【符号の説明】

１ 扁平な槽 １ａ 導入路 １ｂ 導出路 ２、２’ バルク磁石 ３ フィルター ４ 浮遊固形物回収領域 ５ 交換用支持体 ６ Ｏ−リング ７、８ ゲートバルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横 山 和 哉 岩手県盛岡市太田下川原12番地１ ライフ マンションＢ105 Ｆターム(参考） 4D015 BA08 BA22 BA29 BB05 CA14 DC10 EA35 EA40

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁性体微粒子を含む凝集剤で、被処理水
   中の汚濁物或いは溶質を、磁性を持った浮遊固形物と
   し、被処理水の流れの中で、磁力により、前記浮遊固形
   物を被処理水から分離する分離浄化装置において、 非磁性材料からなる扁平な槽を介して、被処理水を流
   し、該槽内で形成される短い流れの両端に異極を対向さ
   せた状態で、前記流れに沿った磁場を形成するように、
   前記槽に対して接近させた状態で高温超伝導体よりなる
   バルク磁石を配置し、前記槽内を流れる前記浮遊固形物
   を分離回収するため、前記磁場を横切って前記槽内の流
   れの途中に、磁性体よりなるフィルターを備えた浮遊固
   形物回収領域を設けていることを特徴とする、磁性体を
   用いた分離浄化装置。
2. 【請求項２】 前記浮遊固形物回収領域に装備したフィ
   ルターが所要のメッシュで編組された構成になっている
   ことを特徴とする、請求項１に記載の磁性体を用いた分
   離浄化装置。
3. 【請求項３】 前記槽内の流れの断面積が、前記浮遊固
   形物回収領域での滞留時間が長くなるように、大きく設
   定してあることを特徴とする、請求項１または２に記載
   の磁性体を用いた分離浄化装置。
4. 【請求項４】 前記高温超伝導体よりなるバルク磁石に
   代えて、銅コイルによる電磁石、または低温超伝導体も
   しくは高温超伝導体の線材よりなるコイルによる超伝導
   マグネットの何れかを用いたことを特徴とする請求項
   １、２または３の何れかに記載の分離浄化装置。
5. 【請求項５】 前記高温超伝導体よりなるバルク磁石に
   代えて、希土類永久磁石、フェライト永久磁石の何れか
   を用いたことを特徴とする請求項１、２または３の何れ
   かに記載の分離浄化装置。