JP2006000718A - Magnetic separation and cleaning apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水質浄化を目的とした磁気分離浄化装置における、特に汚泥の分解を容易に行い、汚泥から磁性粉と凝集剤を再利用する汚泥回収技術に関するものである。 The present invention relates to a sludge recovery technique for easily decomposing sludge and reusing magnetic powder and aggregating agent from sludge in a magnetic separation and purification apparatus for water purification.
水質浄化を目的として、細めの金網や高分子繊維で編んだ網を分離膜として使用し、汚濁粒子を有する原水に凝集剤と磁性粉を添加して磁性フロックを生成し、磁性フロックを膜で分離し、膜で捕集した磁性フロックを磁場発生手段で磁気分離、除去して高濃度汚泥を回収する磁気分離浄化装置が、特開2002−273261号公報において知られている。本膜分離浄化装置はステンレス鋼の細線やポリエステル繊維等の網で構成され、たとえば数十ミクロンメートルの目開きの開口部を有した膜分離部を有する。開口部よりも小さい微細な汚濁物質を分離するため、予め原水に例えば凝集剤の硫酸バン土やポリ塩化アルミニウムや塩化鉄と磁性粉を加えて攪拌し、原水中の微細な固形浮遊物や藻類、微生物を凝集剤によって数百ミクロンメートル程度の大きさに結合させた磁性フロックを形成させる。この磁性フロックは数十ミクロンメートルの目開きを有した開口部を通過できず高い除去率で捕集分離され、膜を通過した処理水はさらに浄化される。 For the purpose of water purification, a thin wire net or a net woven with polymer fibers is used as a separation membrane. A flocculant and magnetic powder are added to raw water with contaminated particles to generate magnetic floc, and the magnetic floc is formed with a membrane. A magnetic separation and purification device for recovering high-concentration sludge by separating and removing magnetic flocs separated and collected by a film by a magnetic field generating means is known in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-273261. This membrane separation and purification device is composed of a stainless steel fine wire or a net of polyester fiber or the like, and has a membrane separation portion having an opening with an opening of several tens of micrometers, for example. In order to separate fine pollutants smaller than the opening, for example, flocculant vanous sulfate, polyaluminum chloride, iron chloride, and magnetic powder are added to the raw water and stirred in advance, so that fine solid suspensions and algae in the raw water Then, a magnetic floc in which microorganisms are bound to a size of about several hundreds of micrometers by a flocculant is formed. This magnetic floc cannot pass through an opening having an opening of several tens of micrometers, and is collected and separated at a high removal rate. The treated water that has passed through the membrane is further purified.
他方、膜上に捕集された磁性フロックは、洗浄水で膜から洗い流された後、水面近傍に停留し、水面近傍に静止配置された磁石の磁気力で分離され、汚泥移送手段で汚泥回収槽に蓄えられる。汚泥は最終的には、通常トラックで処分場や焼却場に運搬したり、コンポスト化される。 On the other hand, the magnetic flocs collected on the membrane are washed away from the membrane with washing water, then stopped near the water surface, separated by the magnetic force of a magnet placed stationary near the water surface, and sludge collected by the sludge transfer means Stored in the tank. Ultimately, the sludge is usually transported to a disposal site or incinerator by a truck or composted.
しかしながら、上記従来技術においては、汚泥から凝集剤と磁性粉を回収して再利用する点について十分考慮されていないものである。 However, in the above prior art, the point that the flocculant and the magnetic powder are recovered from the sludge and reused is not sufficiently considered.
本発明の目的は、凝集剤と磁性粉を再生してリサイクルして装置の運転コストを低減し、しかも系内の懸濁粒子(SS(Suspended Solids))成分とpHが上昇するのを防止して処理水の品質を向上させることができる磁気分離浄化装置を提供することにある。 The object of the present invention is to recycle and recycle the flocculant and magnetic powder to reduce the operating cost of the apparatus, and to prevent the suspended particles (SS (Suspended Solids)) component and pH in the system from rising. An object of the present invention is to provide a magnetic separation and purification device that can improve the quality of treated water.
上記目的を達成するために、本発明は、被除去物を含む被処理流体に、磁性体及び凝集剤を供給し、攪拌することにより前記被除去物を前記磁性体及び前記凝集剤により凝集物質に凝集させる第1の攪拌槽と、該第1の攪拌槽から導入された凝集物質を含む被処理流体を前記凝集物質が通過できない目開きを有する濾過手段により濾過して処理水を得る濾過槽と、前記濾過手段で捕集された凝集物質を磁気吸引させて回収する汚泥回収手段とを備えた磁気分離浄化装置において、前記汚泥回収手段で回収された凝集物質に塩酸を加えて攪拌する第2の撹拌槽と、該塩酸により分解された凝集物質を磁性体及び凝集剤と被除去物とに分離する沈殿槽とを備え、該沈殿槽により分離された磁性体及び凝集剤を戻して前記第1の攪拌槽に供給される前記被処理流体に添加して再利用するように構成したことを特徴とする。 In order to achieve the above-mentioned object, the present invention supplies a magnetic substance and a flocculant to a fluid to be treated containing the substance to be removed, and stirs the substance to be removed by the magnetic substance and the flocculant. A first agitation tank to be agglomerated, and a filtration tank for obtaining treated water by filtering the fluid to be treated containing the agglomerated substance introduced from the first agitation tank by a filtering means having an opening through which the agglomerated substance cannot pass And a sludge collecting means for magnetically collecting and collecting the agglomerated material collected by the filtering means, and adding and stirring hydrochloric acid to the agglomerated material collected by the sludge collecting means 2 and a settling tank for separating the agglomerated material decomposed by the hydrochloric acid into a magnetic substance, an aggregating agent, and an object to be removed, and returning the magnetic substance and the aggregating agent separated by the settling tank to Supplied to the first agitation tank Serial characterized by being configured to reuse added to the treatment fluid.
また、本発明は、前記磁気分離浄化装置において、前記濾過槽から濾過して得られる処理水における懸濁粒子濃度を測定する濁度計を設け、該濁度計で測定された懸濁粒子濃度が基準濃度を超えたとき前記沈殿槽から少なくとも懸濁粒子を系外に排出するように構成したことを特徴とする。 Further, the present invention provides a turbidity meter for measuring a suspended particle concentration in treated water obtained by filtration from the filtration tank in the magnetic separation and purification device, and the suspended particle concentration measured by the turbidimeter. When the concentration exceeds the reference concentration, at least suspended particles are discharged from the settling tank to the outside of the system.
また、本発明は、前記磁気分離浄化装置において、前記濾過槽から濾過して得られる処理水における懸濁粒子濃度を測定する濁度計を設け、該濁度計で測定された懸濁粒子濃度が基準濃度を超えたとき前記沈殿槽から懸濁粒子を系外に排出し、該排出の際懸濁粒子と一緒に排出される磁性粉については前記沈殿槽の下流に設けられた磁性粉回収槽で回収して前記第1の攪拌槽に供給される前記被処理流体に戻すように構成したことを特徴とする。 Further, the present invention provides a turbidity meter for measuring a suspended particle concentration in treated water obtained by filtration from the filtration tank in the magnetic separation and purification device, and the suspended particle concentration measured by the turbidimeter. When the particle concentration exceeds the reference concentration, suspended particles are discharged from the precipitation tank to the outside of the system, and for the magnetic powder discharged together with the suspended particles during the discharge, the magnetic powder recovery provided downstream of the precipitation tank is performed. It is configured so as to be recovered in the tank and returned to the fluid to be treated supplied to the first stirring tank.
また、本発明は、前記磁気分離浄化装置において、前記第1の攪拌槽にpHメータを設け、該pHメータの指示により前記第1の攪拌槽のpHを調整できることを特徴とする。 In the magnetic separation and purification apparatus, the present invention is characterized in that a pH meter is provided in the first stirring tank, and the pH of the first stirring tank can be adjusted by an instruction from the pH meter.
本発明によれば、汚泥を塩酸で分解、沈降分離することにより、凝集剤と磁性粉を回収して再利用することができるので、装置の運転コストを低減できる効果を奏するとともに、系内の懸濁粒子(SS(Suspended Solids))濃度及びpHを安定化でき、処理水の品質を向上できる効果を奏する。 According to the present invention, flocculant and magnetic powder can be recovered and reused by decomposing and sedimenting sludge with hydrochloric acid, so that it is possible to reduce the operating cost of the apparatus and Suspended solids (SS) concentration and pH can be stabilized, and the effect of improving the quality of treated water is achieved.
本発明に係る汚泥回収機能を備えた磁気分離浄化装置の実施の形態について図面を用いて説明する。 An embodiment of a magnetic separation and purification device having a sludge recovery function according to the present invention will be described with reference to the drawings.
即ち、本発明は、図1〜図3のそれぞれに示す磁気分離浄化装置において、汚泥の分解を行わせる少量の塩酸13と、動力の消費がほとんどない沈殿槽14との組み合わせで、凝集剤と磁性粉の回収を実現し、濁度計29又は/及びpHメーター22による制御により処理水の品質向上を実現した。
That is, the present invention is a magnetic separation and purification apparatus shown in each of FIGS. 1 to 3, in which a flocculant is combined with a small amount of hydrochloric acid 13 that causes sludge decomposition and a precipitation tank 14 that consumes little power. The recovery of the magnetic powder was realized, and the quality of the treated water was improved by the control by the
[第1の実施の形態]
本発明に係る磁気分離浄化装置の第1の実施の形態について図1を用いて説明する。図1は、磁気分離浄化装置の第1の実施の形態における汚泥回収機能のフローを示したものである。油等の被除去物である汚濁粒子を含む原水(被処理流体)1は、凝集剤(例えば硫酸バン土、ポリ塩化アルミニウムや塩化鉄)及び磁性粉が予め適量混入され(供給され)、比較的回転数が高い(翼の周速が1m/s〜2m/s程度)攪拌槽3に導入され、数百ミクロンメートル程度の磁性マイクロフロックが形成されながら、次に比較的回転数が低い(翼の周速が0.5m/s〜1m/s程度)攪拌槽4に流入する。攪拌槽4では、高分子凝集剤2が加えられることで、流入された磁性マイクロフロックが数ミリメートル程度の大きさの磁性フロック(凝集物質)10を形成(生成)する。このように生成された磁性フロック10と前処理水は次の濾過槽5に導入される。
[First embodiment]
A first embodiment of a magnetic separation and purification apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows the flow of the sludge recovery function in the first embodiment of the magnetic separation and purification apparatus. The raw water (processed fluid) 1 containing contaminated particles that are to be removed such as oil is preliminarily mixed (supplied) with an appropriate amount of coagulant (for example, vanous sulfate, polyaluminum chloride or iron chloride) and magnetic powder. The rotational speed is relatively low (the peripheral speed of the blade is about 1 m / s to 2 m / s) and is introduced into the
このように、被除去物を含む原水(被処理流体)1に、磁性体及び凝集剤を供給し、攪拌することにより上記被除去物を上記磁性体及び上記凝集剤により磁性フロック(凝集物質)10に凝集させる第1の攪拌槽は、攪拌槽3および4によって構成される。
In this way, the magnetic substance and the flocculant are supplied to the raw water (processed fluid) 1 containing the substance to be removed, and the magnetic substance is floculated (aggregated substance) with the magnetic substance and the flocculant by stirring. The first agitation tank to be aggregated into 10 is constituted by the
濾過槽5には回転ドラム6が設けられ、該回転ドラム6の外周面には例えばステンレス鋼の細線やポリエステル繊維等で数ミクロンメートルから数十ミクロンメートルの目開きを有した膜となる網(濾過手段)6'が設けられている。従って、濾過槽5に流入した前処理水は、網6'を通過して回転ドラム6内に流入する。このとき、前処理水中の磁性フロック(凝集物質)10は網6'により捕集される。そして、網6'を通過した浄化水(処理水)17は回転ドラム6の適当な開口部から排出されて系外に放流される。
The
一方、網(濾過手段)6'に捕集されて付着した磁性フロック10は、回転ドラム内部に設けられたノズルより洗浄水(図示していない)を噴出して網6'から洗い流された後、水面近傍に停留し、水面近傍に静止配置された回転体7に内蔵された磁場発生手段8、例えば超伝導磁石や永久磁石により回転体7の表面に吸着されて、回転体7の回転により掻き取り板等の掻き取り手段9の方向に移動する。該移動された磁性フロック10は、掻き取り手段9によって回転体7の表面からはく離され、自然落下して汚泥回収槽11内に蓄えられる。そして、汚泥回収槽11に、ある程度蓄えられた磁性フロック10は次の汚泥分解槽12に移送される。このように網(濾過手段)6'で捕集された磁性フロック(凝集物質)10を磁気吸引させて回収する汚泥回収手段は、回転体7、磁場発生手段8、掻き取り手段9及び汚泥回収槽11で構成される。
On the other hand, after the
汚泥分解槽(第2の攪拌槽)12では、移送された磁性フロック10を攪拌しながら適量の塩酸13が加えられることにより、高分子凝集剤を分解して例えば油、処理水を含んだ凝集剤及び磁性粉に分解される。加える塩酸のpHは磁性フロック10の状態にもよるが、1.5から4の範囲であることが望ましい。余り塩酸の濃度が濃いいと磁性粉が溶解するので不適当である。このように短い滞留時間で分解された磁性フロックは沈殿槽14にさらに移送される。
In the sludge decomposition tank (second agitation tank) 12, the polymer flocculant is decomposed by adding an appropriate amount of hydrochloric acid 13 while stirring the transferred
沈殿槽14では、適当な滞留時間で上方には比重の軽い油(被除去物)が浮上して分離され、その下部には処理水を含んだ凝集剤及び比重の大きい磁性粉が分離される。このように分離されるため、原水1が原油を含んだ海水等ではこの油(被除去物)15は回収され、海水を含んだ凝集剤と磁性粉との混合物16は原水1に戻され、再利用される。
In the settling tank 14, oil having a low specific gravity (to-be-removed object) floats and is separated upward at an appropriate residence time, and a flocculant containing treated water and a magnetic powder having a large specific gravity are separated below the oil. . Since the
しかしながら、このように海水を含んだ凝集剤と磁性粉との混合物16を再利用した場合、長期連続運転を行うと原水に含まれる懸濁粒子(通常SS(Suspended Solids)と呼ばれる)が増加して沈殿槽14内に堆積し、海水を含んだ凝集剤と磁性粉の混合物16中のSS濃度も増加し、ひいては浄化水17のSS濃度も上昇してくることになる。
However, when the
そこで、本発明では、浄化水(処理水)17の配管ラインにバイパスを設け、該バイパスに濁度計29を設けることによって、常にSS濃度を測定できるような構成とした。そして、浄化水(処理水)17のSS濃度が基準のSS濃度を超えたときには、濁度計29からの信号で沈殿槽14の下部に設けられた自動弁18を開いて系外に懸濁粒子(SS)を排出できる制御構造となっている。
尚、汚泥分解槽12に設けられた翼20の形状は一般的なパドル翼、タービン翼等を用いることができる。処理量が多いときには翼を多段化しても良い。
Therefore, in the present invention, a bypass is provided in the piping line of the purified water (treated water) 17 and the
The
従って、本第1の実施の形態によれば、汚泥分解槽(第2の攪拌槽)12及び沈殿槽14からなる汚泥回収機能により磁性フロック10を塩酸で分解して、沈降分離することができ、凝集剤と磁性粉を回収して再利用することができ、SS濃度が上昇した場合でも安定した浄化水を得ることができるので、装置の運転コストを低減できる効果がある。さらに、原水が有価価値のある原油を含む場合には原油の回収量を増加できる効果がある。
Therefore, according to the first embodiment, the
[第2の実施の形態]
本発明に係る磁気分離浄化装置の第2の実施の形態について図2を用いて説明する。図2は、磁気分離浄化装置の第2の実施の形態における汚泥回収機能のフローを示したものである。凝集剤として塩化第二鉄を用いた場合には、塩化第二鉄が酸性のため、再利用される時間経過とともに、攪拌槽3、攪拌槽4のpHが上昇して、磁性フロック10の形成を阻害することになる。一般的なフロック凝集方法では、pHは6から8の範囲にすることが望ましい。
[Second Embodiment]
A second embodiment of the magnetic separation and purification apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows the flow of the sludge recovery function in the second embodiment of the magnetic separation and purification apparatus. When ferric chloride is used as the flocculant, since ferric chloride is acidic, the pH of the
そこで、本第2の実施の形態では、さらに、攪拌槽3又は攪拌槽4のなかにpHメータ22を設け、pHが設定値を超えると例えば水酸化ナトリウム21を自動的に添加して攪拌槽3、4内のpHを制御する構成としたことにある。即ち、第2の実施の形態において、第1の実施の形態と相違する点は、例えば水酸化ナトリウム21を自動的に添加して攪拌槽3、4内のpHを制御して上昇するのを防止する点にある。
Therefore, in the second embodiment, a
従って、本第2の実施の形態によれば、磁性フロックを塩酸で分解して、沈降分離することができ、凝集剤と磁性粉を回収して再利用することができ、SS濃度及びpHが上昇した場合でも安定した浄化水を得ることができるので、装置の運転コストを低減できる効果がある。さらに、原水が有価価値のある原油を含むの場合には原油の回収量を増加できる効果がある。 Therefore, according to the second embodiment, the magnetic floc can be decomposed with hydrochloric acid and separated by settling, the flocculant and the magnetic powder can be recovered and reused, and the SS concentration and pH can be reduced. Since stable purified water can be obtained even when it rises, there is an effect that the operating cost of the apparatus can be reduced. Furthermore, when the raw water contains valuable crude oil, there is an effect that the amount of recovered crude oil can be increased.
[第3の実施の形態]
本発明に係る磁気分離浄化装置の第3の実施の形態について図3を用いて説明する。図3は、磁気分離浄化装置の第3の実施の形態における汚泥回収機能のフローを示したものである。長期連続運転を行うと原水に含まれる懸濁粒子(通常SSと呼ばれる)が増加して沈殿槽14内に堆積し、海水を含んだ凝集剤と磁性粉の混合物16中のSS濃度も増加し、ひいては浄化水17のSS濃度も上昇してくる。第1及び第2の実施の形態では、浄化水17の配管ラインにバイパスを設け、該バイパスに濁度計29を設け、常にSS濃度を測定できるような構成にしている。そして、浄化水(処理水)17のSS濃度が基準のSS濃度を超えたときには、濁度計29からの信号で自動弁18を開いて系外にSSを排出できる制御構造となっている。しかしながら、このときに磁性フロックを形成するための、磁性粉がSSと一緒に系外に一部分排出され、再利用される磁性粉の量が減少することになる。
[Third Embodiment]
A third embodiment of the magnetic separation and purification apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows a flow of the sludge recovery function in the third embodiment of the magnetic separation and purification device. When long-term continuous operation is performed, suspended particles (usually called SS) contained in the raw water increase and accumulate in the sedimentation tank 14, and the SS concentration in the
そこで、本第3の実施の形態では、さらに、SS濃度が上昇した場合には、まず、沈殿槽14の下部に設けられた自動弁18を開いてSSと磁性粉を磁性粉回収槽30に一旦貯蔵し、磁性粉回収槽30の周囲に設置された電磁石31を作動させることによって磁性粉を吸着し、その後自動弁32を開いてSS分だけを系外に排出する。次に、SS濃度が低下した場合には、自動弁18及び自動弁32を閉じて弁33を開き、海水を含んだ凝集剤と磁性粉の混合物16の一部バイパスした液を磁性粉回収槽30に導き、磁性粉回収槽30内の磁性粉35を回収して原水1に戻すように構成した。このとき電磁石31は作動していない。即ち、第3の実施の形態において、第1及び第2の実施の形態と相違する点は、浄化水17のSS濃度が基準のSS濃度を超えたときに、沈殿槽14からSS分だけを系外に排出し、磁性粉については回収して原水1に戻して再利用できるようにした点にある。
Therefore, in the third embodiment, when the SS concentration further increases, first, the
従って、本第3の実施の形態によれば、磁性フロックを塩酸で分解して、沈降分離することができ、凝集剤と磁性粉を回収して再利用することができ、SS濃度及びpHが上昇した場合でも安定した浄化水を得ることができ、回収磁性粉の量を増加できる効果があるので、装置の運転コストを低減できる効果がある。さらに、原水が有価価値のある原油を含むの場合には原油の回収量を増加できる効果がある。 Therefore, according to the third embodiment, the magnetic floc can be decomposed with hydrochloric acid and separated by sedimentation, the flocculant and the magnetic powder can be recovered and reused, and the SS concentration and pH can be reduced. Even when it rises, stable purified water can be obtained, and the amount of recovered magnetic powder can be increased, so that there is an effect that the operating cost of the apparatus can be reduced. Furthermore, when the raw water contains valuable crude oil, there is an effect that the amount of recovered crude oil can be increased.
本発明は、水質浄化を目的とした磁気分離装置に関し、特に汚泥の分解を容易に行い、凝集剤と磁性粉を回収して、再利用するものであるが、排水中の重金属除去の用途にも適用できる。 The present invention relates to a magnetic separation device for the purpose of water purification, particularly for easily decomposing sludge and recovering and reusing flocculant and magnetic powder, but for removing heavy metals in wastewater. Is also applicable.
1…原水(被処理流体)、2…高分子凝集剤、3、4…攪拌槽(第1の攪拌槽)、5…濾過槽、6…回転ドラム、6'…網(濾過手段)、7…回転体、8…磁場発生手段、9…掻き取り手段、10…磁性フロック(凝集物質)、11…汚泥回収槽、12…汚泥分解槽(第2の攪拌槽)、13…塩酸、14…沈殿槽、17…浄化水(処理水)、18…自動弁、20…翼、21…水酸化ナトリウム、22…pHメータ、29…濁度計、30…磁性粉回収槽、31…電磁石、32…自動弁、33…弁、35…磁性粉。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記汚泥回収手段で回収された凝集物質に塩酸を加えて攪拌する第2の撹拌槽と、該塩酸により分解された凝集物質を磁性体及び凝集剤と被除去物とに分離する沈殿槽とを備え、該沈殿槽により分離された磁性体及び凝集剤を戻して前記第1の攪拌槽に供給される前記被処理流体に添加して再利用するように構成したことを特徴とする磁気分離浄化装置。 A first agitation tank for supplying a magnetic substance and a flocculant to a fluid to be treated containing the substance to be removed, and aggregating the substance to be removed into an agglomerated substance by the magnetic substance and the flocculant; A filtration tank that obtains treated water by filtering the fluid to be treated containing the aggregated substance introduced from one agitation tank through a filtration means having an opening through which the aggregated substance cannot pass; and the aggregated substance collected by the filtration means In a magnetic separation and purification device equipped with sludge recovery means for magnetically collecting and recovering
A second agitation tank for adding hydrochloric acid to the agglomerated material recovered by the sludge recovery means and agitating; and a precipitation tank for separating the agglomerated material decomposed by the hydrochloric acid into a magnetic substance, an aggregating agent, and an object to be removed. Magnetic separation and purification, wherein the magnetic substance and the flocculant separated by the settling tank are returned and added to the fluid to be treated supplied to the first stirring tank and reused apparatus.
4. The magnetic separation and purification device according to claim 1, wherein a pH meter is provided in the first agitation tank, and the pH of the first agitation tank can be adjusted by an instruction from the pH meter.
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