JP2012152708A - Flocculation magnetic separator - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a flocculation magnetic separator capable of reducing a use amount of magnetic powder without using a chemical such as hydrochloric acid, and capable of reducing a recovered floc.SOLUTION: The flocculation magnetic separator includes a returning addition device 18 for sending the recovered floc discharged from a magnetic separator 16 back to a raw water feed pipe 12 in a position before a flocculant is added, in an upstream of a rapid stirring vessel 26. The recovered floc is returned to the raw water feed pipe 12, to be reutilized thereby without using the chemical such as hydrochloric acid. The magnetic powder contained in the recovered floc is also reutilized, and a use amount of new magnetic powder is reduced thereby.

Description

本発明は凝集磁気分離装置に係り、特にバラスト水に含まれるプランクトンや菌類を凝集して磁気力により分離処理する凝集磁気分離装置に関する。   The present invention relates to an aggregating magnetic separation device, and more particularly to an aggregating magnetic separation device that aggregates plankton and fungi contained in ballast water and separates them by magnetic force.
2004年に国際海事機関(IMO)で採択されたバラスト水管理条約では、バラスト水(海水)を介した微生物の移動、拡散による生態系のかく乱や健康被害を防ぐため、バラスト水に含まれるプランクトンや菌類を除去又は死滅させるための装置を船舶に搭載することが求められている。現在では、次亜塩素酸ナトリウム等を用いた薬品処理、オゾン処理、紫外線照射、加熱処理、及び磁気分離等、各種水処理技術を組み合わせたバラスト水処理技術が進められている。   In the Ballast Water Management Convention adopted by the International Maritime Organization (IMO) in 2004, plankton contained in ballast water is used to prevent disruption of the ecosystem and damage to the health caused by the movement and diffusion of microorganisms through the ballast water (seawater). And a device for removing or killing fungi and fungi is required to be mounted on a ship. At present, ballast water treatment technology combining various water treatment technologies such as chemical treatment using sodium hypochlorite, ozone treatment, ultraviolet irradiation, heat treatment, and magnetic separation is being promoted.
特許文献1に開示された凝集磁気分離装置は、原水であるバラスト水に磁性粉と凝集剤とを添加し、これを攪拌することでバラスト水中の微生物や菌類を含む磁性フロックを生成し、これを磁気分離手段によってバラスト水から分離するとともに、凝集できない比較的大きな固形物(数mmの小魚や海草類)をドラム型フィルタによって捕集する。この凝集磁気分離装置によれば、使用する凝集剤は水道水処理でも使用されている安全性の高いものであり、塩素等の薬品を使用した処理と比較して、排水時のバラスト水に残留した薬剤や副生成物が環境を2次汚染するリスクは少ない。また、バラスト水中の微生物や細菌類だけではなく、砂や泥も同時に凝集して分離除去できるため、バラストタンク底部への砂や泥の蓄積を防止できる副次的な効果もある。   The agglomeration magnetic separation device disclosed in Patent Document 1 adds magnetic powder and an aggregating agent to ballast water, which is raw water, and stirs this to generate a magnetic floc containing microorganisms and fungi in the ballast water. Is separated from the ballast water by a magnetic separation means, and relatively large solids (small fish or seaweed of several mm) that cannot be aggregated are collected by a drum type filter. According to this agglomeration magnetic separation device, the aggregating agent used is a highly safe one that is also used in tap water treatment, and it remains in the ballast water during drainage compared to treatment using chemicals such as chlorine. There is little risk of secondary contamination of the environment by chemicals and by-products. Moreover, since not only microorganisms and bacteria in the ballast water but also sand and mud can be coagulated and separated and removed at the same time, there is a secondary effect of preventing accumulation of sand and mud at the bottom of the ballast tank.
ところで、特許文献1等に開示された凝集磁気分離装置では、バラスト水の浄化性能を維持しつつ、高価な磁性粉の使用量を削減すること、及び回収した回収フロックを削減することが問題として提起されている。   By the way, in the agglomeration magnetic separation apparatus disclosed in Patent Document 1 and the like, it is a problem to reduce the amount of expensive magnetic powder used and to reduce the recovered recovered floc while maintaining the purification performance of ballast water. Has been raised.
つまり、凝集磁気分離装置では、磁性フロックを生成する過程において、磁性粉をできるだけ全てのフロックに均等に抱かせるために、添加する磁性粉は、数ミクロンほどの非常に粒子径が小さく、かつ、均等な粒子径を持ったものを使用しなければならない。   That is, in the aggregation magnetic separation apparatus, in the process of generating magnetic flocs, in order to embed the magnetic powder evenly in all the flocs as much as possible, the magnetic powder to be added has a very small particle size of about several microns, and Those with uniform particle diameter must be used.
しかしながら、このような磁性粉は非常に高価であり、凝集磁気分離装置のランニングコストが高くなる一因となるため、磁性粉の使用量はできるだけ削減することが望まれている。また、凝集磁気分離装置を船舶に搭載する場合、磁性粉の使用量を削減することは、磁性粉を貯留するタンクの小型化につながるため、装置設置スペースが限られた船舶内への装置搭載においてはメリットが大きい。同時に、船舶内への磁性粉の補給作業頻度も低減できるため、船員の負担も軽減できる。   However, such a magnetic powder is very expensive and contributes to an increase in the running cost of the agglomerated magnetic separation apparatus. Therefore, it is desired to reduce the amount of magnetic powder used as much as possible. In addition, when aggregating magnetic separators are installed on ships, reducing the amount of magnetic powder used leads to downsizing of tanks that store magnetic powders, so the equipment can be installed in ships with limited equipment installation space. There are significant benefits. At the same time, the frequency of replenishment of magnetic powder into the ship can be reduced, reducing the burden on the crew.
一方、磁気分離手段から排出される回収フロックはタンクに貯留して産業廃棄物として処分しなければならない。貯留タンクの小型化、省スペース化、及び産業廃棄物処分費の削減のためにも、回収フロックはできるだけ再利用して、削減することが望まれている。   On the other hand, the recovered flock discharged from the magnetic separation means must be stored in a tank and disposed as industrial waste. In order to reduce the size of storage tanks, save space, and reduce industrial waste disposal costs, it is desired to reuse and reduce the recovered flock as much as possible.
そこで特許文献2には、回収フロックを攪拌しながら塩酸を加えることにより、高分子凝集剤を分解して油、処理水を含んだ凝集剤及び磁性粉に分解し、分解した凝集剤及び磁性粉を原水に戻して再利用する磁気分離浄化装置が開示されている。   Therefore, in Patent Document 2, hydrochloric acid is added while stirring the recovered floc to decompose the polymer flocculant into oil and treated water-containing flocculant and magnetic powder, and the decomposed flocculant and magnetic powder. A magnetic separation and purification device is disclosed in which the water is returned to the raw water and reused.
特開平9−117618号公報JP-A-9-117618 特開2006−718号公報JP 2006-718
特許文献2では、磁性粉を再利用するために塩酸を使用しているが、船舶で塩酸を使用するためには、強酸性物質である塩酸を用いる処理装置を船舶内に設置する上での安全性や、被処理物質の中和処理の確実性を証明するものをIMOに提出しなければならず、非常に煩雑な手続きが必要となる。   In Patent Document 2, hydrochloric acid is used to recycle magnetic powder. However, in order to use hydrochloric acid in a ship, it is necessary to install a treatment apparatus using hydrochloric acid, which is a strongly acidic substance, in the ship. What proves the safety and the certainty of the neutralization treatment of the substance to be treated must be submitted to the IMO, which requires a very complicated procedure.
このような背景から、特許文献1の如く、バラスト水中の微生物や菌類を物理的に取り除く凝集磁気分離装置において、磁性粉の使用量を削減するとともに、回収した回収フロックを削減できる凝集磁気分離装置が望まれていた。   From such a background, as in Patent Document 1, in an agglomerated magnetic separation apparatus that physically removes microorganisms and fungi in ballast water, the agglomerated magnetic separation apparatus can reduce the amount of magnetic powder used and reduce the recovered flocs collected. Was desired.
なお、塩酸等の薬品を使用することなく、磁性粉の使用量を削減し、かつ回収した回収フロックを削減しようとする課題は、バラスト水に限定されるものではなく、陸上で処理される原水においても同様に有している。   The problem of reducing the amount of magnetic powder used without using chemicals such as hydrochloric acid and reducing the recovered floc is not limited to ballast water, but is the raw water treated on land. It has similarly.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、塩酸等の薬品を使用することなく磁性粉の使用量を削減できるとともに、回収した回収フロックを削減できる凝集磁気分離装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to reduce the amount of magnetic powder used without using chemicals such as hydrochloric acid, and to provide an agglomerated magnetic separation apparatus that can reduce the recovered flocs recovered. Objective.
本発明は、前記目的を達成するために、原水を供給する原水供給管に接続され、磁性粉供給手段から供給された磁性粉と凝集剤とが添加された前記原水を急速撹拌することにより、前記磁性粉を含む磁性マイクロフロックを生成する第1の撹拌槽と、前記第1の撹拌槽から流出した前記磁性マイクロフロックを含む前記原水に高分子凝集剤が添加された原水を、前記第1の撹拌槽よりも遅い回転速度で撹拌を行うことにより前記磁性マイクロフロックを粗大化させる第2の撹拌槽と、前記第2の撹拌槽から流出した粗大化フロックを含む前記原水から、前記粗大化フロックを磁気力によって回収する磁気分離手段と、前記磁気分離手段によって回収された回収フロックを、前記第1の撹拌槽よりも上流側で、前記凝集剤が添加される前の位置で前記原水供給管に返送して前記原水に添加する返送添加手段と、を備えたことを特徴とする凝集磁気分離装置を提供する。   In order to achieve the object, the present invention is connected to a raw water supply pipe for supplying raw water, and rapidly stirs the raw water to which the magnetic powder and the flocculant supplied from the magnetic powder supply means are added, A first agitation tank for generating magnetic micro flocs containing the magnetic powder, and raw water in which a polymer flocculant is added to the raw water containing the magnetic micro flocs flowing out of the first agitation tank; From the raw water including the second stirring tank for coarsening the magnetic micro flocs by stirring at a lower rotational speed than the stirring tank, and the coarse flocs flowing out from the second stirring tank, the coarsening Magnetic separation means for collecting flocs by magnetic force, and a position before the flocculant is added upstream of the first agitation tank with respect to the collected flocs collected by the magnetic separation means Providing cohesive magnetic separator, characterized in that it and a return adding means for adding to the raw water and returned to the raw water supply tube.
本発明の凝集磁気分離装置によれば、磁気分離手段から排出される回収フロックを、第1の撹拌槽よりも上流側で、凝集剤が添加される前の位置の原水供給管に返送する返送添加手段を有している。磁気分離手段から排出された回収フロックは、回収フロック受槽に一旦溜められた後、返送添加手段によって原水供給管に返送される。すなわち、本発明は、回収フロック中の磁性粉を再利用するので、塩酸等の薬品を使用することなく磁性粉の使用量を削減できるとともに、回収した回収フロックを削減できる。また、磁性粉の分離抽出処理が不要になる。なお、返送されない回収フロックは、回収フロック受槽から余剰回収フロックとしてオーバーフローさせて、回収フロック貯留槽に別途貯留する。   According to the flocculation magnetic separation apparatus of the present invention, the return floc discharged from the magnetic separation means is returned upstream to the raw water supply pipe at a position before the flocculating agent is added on the upstream side of the first stirring tank. It has addition means. The recovered floc discharged from the magnetic separation means is once stored in the recovered floc receiving tank and then returned to the raw water supply pipe by the return adding means. That is, according to the present invention, since the magnetic powder in the recovered floc is reused, the amount of magnetic powder used can be reduced without using chemicals such as hydrochloric acid, and the recovered recovered floc can be reduced. In addition, the magnetic powder separation and extraction process is not necessary. The recovered flock that is not returned is overflowed as a surplus recovered flock from the recovered flock receiving tank and separately stored in the recovered flock storage tank.
本発明は、前記磁性粉、前記凝集剤、及び前記回収フロックが添加される前の位置で前記原水の懸濁物質濃度を検出する濃度検出手段と、前記濃度検出手段によって検出された懸濁物質濃度と予め設定された最大原水懸濁物質濃度とに基づいて、前記返送添加手段による前記回収フロックの返送量、及び前記磁性粉供給手段による前記磁性粉の添加量を制御する制御手段と、を備えることが好ましい。   The present invention provides a concentration detection means for detecting a concentration of suspended solids in the raw water at a position before the magnetic powder, the flocculant, and the recovered floc are added, and a suspended substance detected by the concentration detection means. Control means for controlling the return amount of the recovered floc by the return addition means and the addition amount of the magnetic powder by the magnetic powder supply means based on the concentration and the preset maximum raw water suspended solid concentration. It is preferable to provide.
本発明の制御手段は、濃度検出手段によって検出された懸濁物質濃度と予め設定された最大原水懸濁物質濃度(凝集磁気分離装置の設計値)とに基づいて、前記返送添加手段による回収フロックの返送量、及び磁性粉供給手段による前記磁性粉の添加量を制御する。本発明の如く、原水の懸濁物質濃度を検出し、最大原水懸濁物質濃度を下回ることを確認することによって、分離抽出処理が不要になり、これによって簡素で低コストな構成で回収フロックを再利用できる。また、回収フロックに含まれる磁性粉を再利用できるため、新品の磁性粉の使用量を削減できる。更に、新品の磁性粉に起因する回収フロックの発生量も削減できる。   The control means of the present invention is configured so that the recovery flocs by the return adding means are based on the suspended substance concentration detected by the concentration detecting means and the preset maximum raw water suspended substance concentration (design value of the coagulation magnetic separation device). And the amount of magnetic powder added by the magnetic powder supply means is controlled. As in the present invention, by detecting the concentration of suspended solids in raw water and confirming that the concentration of suspended solids is below the maximum concentration, the separation and extraction process becomes unnecessary. Can be reused. Moreover, since the magnetic powder contained in the recovered floc can be reused, the amount of new magnetic powder used can be reduced. Furthermore, the amount of recovered flocs caused by new magnetic powder can be reduced.
本発明によれば、前記制御手段は、前記濃度検出手段によって検出された前記懸濁物質濃度が、前記最大原水懸濁物質濃度と等しい場合には、前記返送添加手段による前記回収フロックの返送を停止するとともに、前記磁性粉供給手段による前記磁性粉の添加量を制御し、前記懸濁物質濃度が前記最大原水懸濁物質濃度に対し低くなるに従って、前記返送添加手段による前記回収フロックの返送量を増加させるとともに、前記磁性粉供給手段による前記磁性粉の添加量を減少させるように制御することが好ましい。これにより、本発明は、原水の懸濁物質濃度に影響を受けることなく、凝集磁気分離装置の処理能力が安定する。   According to the present invention, the control means returns the recovered flock by the return addition means when the suspended substance concentration detected by the concentration detection means is equal to the maximum raw water suspended substance concentration. The amount of the magnetic powder added by the magnetic powder supply means is controlled, and the return amount of the recovered flocs by the return addition means as the suspended substance concentration becomes lower than the maximum raw water suspended substance concentration. It is preferable to control so that the amount of magnetic powder added by the magnetic powder supply means is decreased. As a result, in the present invention, the throughput of the flocculating magnetic separation device is stabilized without being affected by the concentration of suspended solids in the raw water.
ところで上記発明では、原水の懸濁物質濃度が最大原水懸濁物質濃度を上回った場合には、回収フロックを原水供給管に返送することができない。そこで、このような場合でも回収フロックを返送して、回収フロック中の磁性粉を再利用するためには、返送過程において、回収フロックから磁性粉のみを抽出して、それ以外の懸濁物質成分を除去する必要がある。   By the way, in the said invention, when the suspended solid density | concentration of raw | natural water exceeds the maximum raw | natural water suspended solid density | concentration, a collection | recovery flock cannot be returned to a raw | natural water supply pipe | tube. Therefore, in order to return the recovered floc and reuse the magnetic powder in the recovered floc even in such a case, in the returning process, only the magnetic powder is extracted from the recovered floc and other suspended substance components Need to be removed.
そこで本発明によれば、前記返送添加手段と前記原水供給管との間の返送管路に磁性粉抽出手段を設け、前記磁性粉抽出手段を、前記回収フロックをせん断力によって破砕する破砕手段と、破砕した回収フロックから磁性粉のみを磁気力によって選択的に抽出する抽出手段と、前記抽出した前記磁性粉を前記原水供給管に返送する返送手段とから構成した。   Therefore, according to the present invention, a magnetic powder extraction means is provided in a return pipeline between the return addition means and the raw water supply pipe, and the magnetic powder extraction means includes a crushing means for crushing the recovered flock by a shearing force. The extraction means for selectively extracting only the magnetic powder from the crushed recovered floc by magnetic force, and the return means for returning the extracted magnetic powder to the raw water supply pipe.
本発明の磁性粉抽出手段によれば、回収フロックからの磁性粉の抽出、及びその他の懸濁物質成分の除去を2段の工程で行う。   According to the magnetic powder extraction means of the present invention, extraction of magnetic powder from the recovered floc and removal of other suspended substance components are performed in two steps.
1段目の工程では、回収フロックに物理的な力を加えて回収フロックを破砕する。回収フロックでは、磁性粉とその他の懸濁物質成分が、無機凝集剤と高分子凝集剤によって強固に凝集しているため、それを破砕するために、超音波破砕機、ラインミル、又はボールミルを使用する。これにより、塩酸等の薬品を使用することなく、物理的な力のみで回収フロックを破砕するため、薬品漏洩のリスクがなく安全性が高い。また、船舶搭載に当たってはIMOの承認手続きが簡素化される。   In the first step, the recovery flock is crushed by applying a physical force to the recovery flock. In the recovery floc, the magnetic powder and other suspended solids components are strongly aggregated by the inorganic flocculant and polymer flocculant, so an ultrasonic crusher, line mill, or ball mill is used to crush it. To do. As a result, the recovered floc is crushed only by physical force without using chemicals such as hydrochloric acid, so there is no risk of chemical leakage and high safety. In addition, the approval procedure of IMO is simplified for ship loading.
2段目の工程では、抽出手段の磁気力によって、破砕した回収フロックから磁性粉を抽出し、その他の懸濁物質成分を除去する。そして、抽出した前記磁性粉を返送手段によって原水供給管に返送する。返送する回収フロックは、磁性粉の以外の懸濁物質成分が除去されているため、その回収フロック中に含有する磁性粉の純度は高い。よって、原水懸濁物質濃度が高い場合でも、その回収フロックを原水供給管に返送できる。   In the second step, the magnetic powder is extracted from the crushed recovered floc and the other suspended solid components are removed by the magnetic force of the extraction means. Then, the extracted magnetic powder is returned to the raw water supply pipe by a return means. The recovered floc to be returned has high purity of the magnetic powder contained in the recovered floc since the suspended solid components other than the magnetic powder are removed. Therefore, even when the raw water suspended substance concentration is high, the recovered floc can be returned to the raw water supply pipe.
本発明によれば、前記返送添加手段による前記回収フロックの返送経路には、前記回収フロックに含まれるプランクトン、及び菌類を殺菌する殺菌手段が設けられていることが好ましい。   According to the present invention, it is preferable that a return path of the recovery flock by the return addition means is provided with a sterilization means for sterilizing plankton and fungi contained in the recovery flock.
本発明の凝集磁気分離装置が、船舶に設置されるバラスト水処理用の装置の場合には、回収フロックに含まれるプランクトン、及び菌類を殺菌手段によって殺菌して原水供給管に戻すので、原水への新たな負荷とはならない。   When the agglomerated magnetic separation apparatus of the present invention is an apparatus for ballast water treatment installed in a ship, plankton and fungi contained in the recovered flock are sterilized by sterilization means and returned to the raw water supply pipe. It will not be a new load.
本発明の凝集磁気分離装置によれば、塩酸等の薬品を使用することなく磁性粉の使用量を削減できるとともに、回収した回収フロックを削減できる。   According to the agglomeration magnetic separation apparatus of the present invention, the amount of magnetic powder used can be reduced without using chemicals such as hydrochloric acid, and the recovered recovered floc can be reduced.
実施の形態の凝集磁気分離装置の全体構成図Overall configuration diagram of agglomerated magnetic separation apparatus according to an embodiment 図1に示した凝集磁気分離装置から磁性粉抽出装置を取り除いた基本型の凝集磁気分離装置の概略ブロック図FIG. 1 is a schematic block diagram of a basic type agglomerated magnetic separation apparatus in which a magnetic powder extraction device is removed from the agglomerated magnetic separation apparatus shown in FIG. 図1に示した凝集磁気分離装置の概略ブロック図Schematic block diagram of the agglomeration magnetic separation apparatus shown in FIG. 図2に示した凝集磁気分離装置における回収フロック返送率を示したグラフThe graph which showed the collection | recovery flock return rates in the aggregation magnetic separation apparatus shown in FIG. 図3に示した凝集磁気分離装置における回収フロック返送率を示したグラフThe graph which showed the collection | recovery flock return rates in the aggregation magnetic separation apparatus shown in FIG. 磁性粉添加濃度とフロック除去率の関係を示したグラフGraph showing the relationship between magnetic powder addition concentration and floc removal rate 原水SSと回収フロック返送率の関係を示したグラフGraph showing the relationship between raw water SS and recovered flock return rate
以下、添付図面に従って本発明に係る凝集磁気分離装置の好ましい実施の形態について説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of an agglomerated magnetic separation apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、実施の形態の凝集磁気分離装置10の全体構成図である。この凝集磁気分離装置10は、原水供給管12、凝集装置14、磁気分離装置(磁気分離手段)16、返送添加装置(返送添加手段)18、磁性粉抽出装置(磁性粉抽出手段)20、加熱殺菌装置(殺菌手段)22、及び制御部24を備えている。   FIG. 1 is an overall configuration diagram of an agglomerated magnetic separation apparatus 10 according to an embodiment. This agglomeration magnetic separation apparatus 10 includes a raw water supply pipe 12, a flocculation apparatus 14, a magnetic separation apparatus (magnetic separation means) 16, a return addition apparatus (return addition means) 18, a magnetic powder extraction apparatus (magnetic powder extraction means) 20, a heating A sterilization device (sterilization means) 22 and a control unit 24 are provided.
なお、実施の形態の凝集磁気分離装置10は、船舶に設置されるバラスト水処理用の装置のため、加熱殺菌装置22を備えているが、陸上に設置される凝集磁気分離装置の場合には、加熱殺菌装置22は必須の構成ではない。また、磁気分離装置16で回収された回収フロックを、返送添加装置18によって原水供給管12に直接返送する装置の場合には、磁性粉抽出装置20も必須の構成ではない。   In addition, although the aggregation magnetic separation apparatus 10 of embodiment is equipped with the heat sterilization apparatus 22 for the apparatus for ballast water treatment installed in a ship, in the case of the aggregation magnetic separation apparatus installed on land The heat sterilizer 22 is not an essential component. Further, in the case of a device that directly returns the recovered floc recovered by the magnetic separation device 16 to the raw water supply pipe 12 by the return addition device 18, the magnetic powder extraction device 20 is not an essential configuration.
凝集装置14は、高速攪拌槽(第1の攪拌槽)26と緩速攪拌槽(第2の攪拌槽)28とを有し、原水供給管12を介して送水された原水(被処理水:海水)から磁性マイクロフロックを生成する。このため、原水供給管12には、磁性粉供給装置(磁性粉供給手段)30と凝集剤添加装置32とが設けられ、また、高速攪拌槽26から緩速攪拌槽28へ送水する管路34には高分子凝集剤添加装置36が設けられる。   The aggregating apparatus 14 includes a high-speed stirring tank (first stirring tank) 26 and a slow-speed stirring tank (second stirring tank) 28, and raw water (treated water: water to be treated) supplied through the raw water supply pipe 12. Magnetic micro flocs are generated from seawater. For this reason, the raw water supply pipe 12 is provided with a magnetic powder supply device (magnetic powder supply means) 30 and a flocculant addition device 32, and a pipe line 34 for feeding water from the high-speed stirring tank 26 to the slow-speed stirring tank 28. Is provided with a polymer flocculant addition device 36.
磁性粉供給装置30は、磁性粉注入用ポンプ38を有し、磁性粉注入用ポンプ38の回転数が制御部24によって制御されることにより、原水供給管12に対する新品磁性粉の添加量が制御される。   The magnetic powder supply device 30 has a magnetic powder injection pump 38, and the amount of new magnetic powder added to the raw water supply pipe 12 is controlled by controlling the rotational speed of the magnetic powder injection pump 38 by the control unit 24. Is done.
また、原水供給管12の上流側には、原水の懸濁物質〔以下、SS(Suspended Solid)と称する〕濃度を検出するSS濃度計(濁度計でもよい)40が取り付けられている。SS濃度計40によって計測されたSS濃度情報は制御部24に出力され、制御部24は、そのSS濃度情報に基づいて磁性粉注入用ポンプ38の回転数、及び返送添加装置18を構成する回収フロック返送用ポンプ42の回転数を制御する。これにより、原水供給管12を流れる原水に新品の磁性粉と回収フロックとが添加される。なお、SS濃度計40の設置位置は、原水供給管12に限定されるものではなく、前記磁性粉、前記凝集剤、及び前記回収フロックが添加される前の位置であればよい。例えば、原水を一時貯留するタンクに設置してもよい。   Further, an SS densitometer (which may be a turbidity meter) 40 for detecting the concentration of suspended solids (hereinafter referred to as SS (Suspended Solid)) is attached to the upstream side of the raw water supply pipe 12. The SS concentration information measured by the SS concentration meter 40 is output to the control unit 24, and the control unit 24 collects the rotational speed of the magnetic powder injection pump 38 and the return addition device 18 based on the SS concentration information. The number of rotations of the flock return pump 42 is controlled. As a result, new magnetic powder and recovered floc are added to the raw water flowing through the raw water supply pipe 12. In addition, the installation position of SS concentration meter 40 is not limited to the raw | natural water supply pipe | tube 12, What is necessary is just the position before the said magnetic powder, the said flocculant, and the said collection | recovery floc are added. For example, you may install in the tank which stores raw | natural water temporarily.
ここで、磁性粉としては例えば四三酸化鉄を好適に用いることができ、凝集剤としてはポリ塩化アルミニウム、塩化第二鉄、硫酸第二鉄等の水溶性の無機凝集剤を好適に用いることができる。また、高分子凝集剤としては、アニオン系及びノニオン系のものを好適に用いることができる。   Here, for example, triiron tetroxide can be suitably used as the magnetic powder, and water-soluble inorganic flocculants such as polyaluminum chloride, ferric chloride, and ferric sulfate are suitably used as the flocculant. Can do. Moreover, as a polymer flocculent, an anionic and nonionic thing can be used conveniently.
高速攪拌槽26は、原水と、原水に添加した磁性粉、凝集剤、及び前記回収フロックとを攪拌するために高速回転する攪拌羽根(不図示)を有する。磁性粉、凝集剤、及び前記回収フロックが添加された原水は、前記攪拌羽根によって高速攪拌される。これにより、数十μm程度の大きさの微小な磁性マイクロフロックが高速攪拌槽26内で生成される。磁性マイクロフロックが生成される際、原水中の微生物や菌類は、電荷を帯びているため磁性粉を核として吸着されて磁性マイクロフロックに取り込まれる。   The high-speed stirring tank 26 has a stirring blade (not shown) that rotates at high speed to stir the raw water, the magnetic powder added to the raw water, the flocculant, and the recovered floc. The raw water to which the magnetic powder, the flocculant, and the recovered floc are added is stirred at high speed by the stirring blade. Thereby, minute magnetic micro flocs having a size of about several tens of μm are generated in the high-speed stirring tank 26. When magnetic micro flocs are generated, microorganisms and fungi in the raw water are charged and are adsorbed with magnetic powder as nuclei and taken into the magnetic micro flocs.
緩速攪拌槽28は、複数段の連続した多段攪拌槽として構成されており、各段の攪拌槽には攪拌羽根(不図示)が設けられている。このような構成の緩速攪拌槽28では、上流側の攪拌槽から下流側の攪拌槽にかけて段階的に攪拌速度が低下するように設定されている。緩速攪拌槽28には高速攪拌槽26から、磁性マイクロフロックを含む被処理水と、この被処理水に添加された高分子凝集剤が送水される。このため、上流側の攪拌槽から下流側の攪拌槽にかけて段階的に低速攪拌が行われることで、磁性マイクロフロックが成長していき粗大化したフロック(粗大化フロック)となる。また、攪拌速度が段階的低速化して行くため、粗大化フロックがそれぞれの攪拌羽根の衝突により破壊される虞が少ない。   The slow stirring tank 28 is configured as a multistage continuous multistage stirring tank, and a stirring blade (not shown) is provided in each stage of the stirring tank. In the slow stirring tank 28 having such a configuration, the stirring speed is set to gradually decrease from the upstream stirring tank to the downstream stirring tank. Water to be treated containing magnetic micro flocs and a polymer flocculant added to the water to be treated are fed from the high speed stirring vessel 26 to the slow stirring vessel 28. For this reason, magnetic micro flocs grow and become coarse flocs (coarse flocs) by gradually performing low-speed stirring from the upstream stirring tank to the downstream stirring tank. Further, since the stirring speed is gradually reduced, there is little possibility that the coarse floc is destroyed by the collision of the respective stirring blades.
磁気分離装置16は、前記粗大化フロックを被処理水から回収する。磁気分離装置16は、磁気分離槽44と磁気フィルタ46、及びスクレーパ(不図示)と移送装置48が備えられている。磁気分離槽44には、粗大化フロックを含有する被処理水が緩速攪拌槽28から送水される。磁気フィルタ46は、例えば回転ドラムの体を成し、少なくとも一部を磁気分離槽44中の被処理水に浸漬させることで、磁気分離槽44中に漂う粗大化フロックを被処理水から回収する。回収された粗大化フロック(回収フロック)は、磁気フィルタ46の回転によって磁気分離槽44から引き上げられ、前記スクレーパによって磁気フィルタ46から掻き落とされる。そして、掻き落とされた回収フロックは、スクリュウコンベア等の移送装置48によって回収フロック受槽50に移送され、ここで一時溜められる。   The magnetic separation device 16 collects the coarse floc from the water to be treated. The magnetic separation device 16 includes a magnetic separation tank 44, a magnetic filter 46, a scraper (not shown), and a transfer device 48. Water to be treated containing coarsened floc is fed from the slow stirring tank 28 to the magnetic separation tank 44. The magnetic filter 46 is, for example, a body of a rotating drum, and at least a part of the magnetic filter 46 is immersed in the water to be treated in the magnetic separation tank 44 to collect coarse flocs floating in the magnetic separation tank 44 from the water to be treated. . The recovered coarse floc (recovered floc) is pulled up from the magnetic separation tank 44 by the rotation of the magnetic filter 46 and scraped off from the magnetic filter 46 by the scraper. Then, the recovered flock that has been scraped off is transferred to the recovery flock receiving tank 50 by a transfer device 48 such as a screw conveyor, and is temporarily stored therein.
回収フロック受槽50に溜められた回収フロックは、ポンプ42によって加熱殺菌装置22へ送られる。加熱殺菌装置22は、回収フロックを加熱処理することにより、回収フロック内に含有された微生物や菌類を死滅させる。なお、回収フロックはスラリー状であるため、ポンプ42としてはチューブポンプ又は一軸ネジ式ポンプなどの容積式ポンプを使用することが好ましい。なお、加熱により菌類等を死滅させるための温度は75〜80℃であり、加熱時間は約3分である。   The collected flocks stored in the collected flock receiving tank 50 are sent to the heat sterilizer 22 by the pump 42. The heat sterilizer 22 kills microorganisms and fungi contained in the recovered flock by heat-treating the recovered flock. Since the recovered floc is in the form of a slurry, it is preferable to use a positive displacement pump such as a tube pump or a single screw pump as the pump 42. In addition, the temperature for killing fungi and the like by heating is 75 to 80 ° C., and the heating time is about 3 minutes.
一方、磁性粉抽出装置20は、回収フロックをせん断力によって破砕する破砕装置(破砕手段)52、54と、破砕した回収フロックから磁性粉を磁気力によって選択的に抽出する抽出装置(抽出手段)56と、抽出した磁性粉を原水供給管12に返送するポンプ(返送手段)58とを備えている。   On the other hand, the magnetic powder extraction device 20 includes crushing devices (crushing means) 52 and 54 for crushing the recovered flocs by shear force, and an extraction device (extraction means) for selectively extracting magnetic powder from the crushed recovered flocks by magnetic force. 56 and a pump (return means) 58 for returning the extracted magnetic powder to the raw water supply pipe 12.
すなわち、図1に示した凝集磁気分離装置10は、返送添加装置18による回収フロックの返送経路において、その上流側に加熱殺菌装置22を設け、その下流側に磁性粉抽出装置20を設けた形態である。   That is, the agglomeration magnetic separation apparatus 10 shown in FIG. 1 has a configuration in which a heat sterilization apparatus 22 is provided on the upstream side and a magnetic powder extraction apparatus 20 is provided on the downstream side in the return path of the recovered floc by the return addition apparatus 18. It is.
破砕装置52は、特殊形状の撹拌羽根60を高速回転させて強力なせん断力を発生させるラインミルであり、破砕装置54は、超音波の周波数で振動する棒状の振動子62を浸漬して液64中にせん断力を発生させる超音波破砕機(周波数20kHz程度)である。なお、実施の形態では2台の破砕装置52、54を設置したが、いずれか1台の破砕装置を設置すればよい。また、破砕装置としてボールミル65を使用してもよい。   The crushing device 52 is a line mill that rotates a specially shaped stirring blade 60 at a high speed to generate a strong shearing force. The crushing device 54 immerses a rod-like vibrator 62 that vibrates at an ultrasonic frequency to immerse a liquid 64. It is an ultrasonic crusher (frequency about 20 kHz) that generates a shear force inside. In the embodiment, the two crushing devices 52 and 54 are installed, but any one crushing device may be installed. Moreover, you may use the ball mill 65 as a crushing apparatus.
破砕装置52、54によって破砕された回収フロックは、抽出装置56に供給される。抽出装置56は、破砕した回収フロックから磁性粉を磁気力によって抽出する。抽出装置56としては、永久磁石が埋め込まれた磁気ディスクあるいは磁気ドラムを用いた装置を使用する。これにより、回収フロックから磁性粉が抽出され、磁性粉以外のSS物質が排出される。   The recovered flocks crushed by the crushing devices 52 and 54 are supplied to the extraction device 56. The extraction device 56 extracts magnetic powder from the crushed recovery flock by magnetic force. As the extraction device 56, a device using a magnetic disk or a magnetic drum in which a permanent magnet is embedded is used. As a result, magnetic powder is extracted from the recovered floc, and SS substances other than the magnetic powder are discharged.
磁性粉以外のSS物質の排出量は、凝集磁気分離装置10の処理量の0.2%程度であるため、ここで使用する抽出装置56は、主たる構成の磁気分離装置16と比較して小型なものでよい。磁性粉の抽出処理を終えた回収フロックは、分離回収フロックとして、回収フロック受槽50で発生した余剰回収フロックと同様に回収フロック貯留槽(不図示)に貯留される。なお、磁気力により抽出された磁性粉は含水率が低く、流動性が悪いため、清水66が溜められたタンク68に供給し、タンク68内で希釈した後、ポンプ58によって原水供給管12に返送される。これにより、原水供給管12を流れる原水に純度の高い磁性粉が添加される。原水供給管12に対する回収フロックの返送位置、及び前記磁性粉の添加位置は、SS濃度計40の下流側であって高速攪拌槽26の上流側であり、かつ凝集剤が添加される位置の上流側である。なお、ポンプ58の回転数は、SS濃度計40によって計測されたSS濃度情報に基づき制御部24によって制御されている。   Since the discharge amount of SS substances other than magnetic powder is about 0.2% of the processing amount of the agglomeration magnetic separation device 10, the extraction device 56 used here is smaller than the magnetic separation device 16 of the main configuration. Anything is fine. The recovered flocs after the magnetic powder extraction process are stored in a recovered floc storage tank (not shown) as a separate recovered floc, similar to the surplus recovered floc generated in the recovered flock receiving tank 50. Since the magnetic powder extracted by the magnetic force has a low water content and poor fluidity, the magnetic powder is supplied to the tank 68 in which fresh water 66 is stored, diluted in the tank 68, and then supplied to the raw water supply pipe 12 by the pump 58. Will be returned. Thereby, magnetic powder with high purity is added to the raw water flowing through the raw water supply pipe 12. The return position of the recovery floc to the raw water supply pipe 12 and the addition position of the magnetic powder are downstream of the SS concentration meter 40 and upstream of the high-speed stirring tank 26, and upstream of the position where the flocculant is added. On the side. The rotational speed of the pump 58 is controlled by the control unit 24 based on the SS concentration information measured by the SS densitometer 40.
次に、前記の如く構成された凝集磁気分離装置10の作用について説明する。   Next, the operation of the aggregation magnetic separation apparatus 10 configured as described above will be described.
図2に示す概略ブロック図は、図1に示した凝集磁気分離装置10から磁性粉抽出装置20を取り除いた基本型の凝集磁気分離装置10を示している。すなわち、図2の凝集磁気分離装置10は、返送添加装置18による回収フロックの返送経路に加熱殺菌装置22のみを設けた形態である。   The schematic block diagram shown in FIG. 2 shows a basic type agglomerated magnetic separation device 10 in which the magnetic powder extraction device 20 is removed from the agglomerated magnetic separation device 10 shown in FIG. That is, the agglomeration magnetic separation device 10 of FIG. 2 is a form in which only the heat sterilization device 22 is provided in the return route of the recovered floc by the return addition device 18.
図2の凝集磁気分離装置10によれば、磁気分離装置16から排出される回収フロックを、凝集剤が添加される前の位置の原水供給管12に返送し添加する返送添加装置18を設けている。磁気分離装置16から排出された回収フロックは、回収フロック受槽50(図1参照)に一旦溜められた後、返送添加装置18のポンプ42によって原水供給管12に返送される。返送されない回収フロックは、回収フロック受槽50から余剰回収フロックとしてオーバーフローさせて、回収フロック貯留槽に別途貯留される。   According to the flocculating magnetic separation device 10 of FIG. 2, a return addition device 18 is provided for returning and adding the recovered floc discharged from the magnetic separation device 16 to the raw water supply pipe 12 at a position before the flocculating agent is added. Yes. The recovered floc discharged from the magnetic separation device 16 is temporarily stored in the recovered floc receiving tank 50 (see FIG. 1) and then returned to the raw water supply pipe 12 by the pump 42 of the return adding device 18. The recovered flock that is not returned is overflowed from the recovered flock receiving tank 50 as a surplus recovered flock and separately stored in the recovered flock storage tank.
前述の如く回収フロックを原水供給管12に返送することによって、塩酸等の薬品を使用することなく回収フロックを再利用できる。これにより、回収フロックに含まれる磁性粉を再利用できるため、新品の磁性粉の使用量を削減できる。また、新品の磁性粉に起因する回収フロックの発生量も削減される。   By returning the recovered floc to the raw water supply pipe 12 as described above, the recovered floc can be reused without using chemicals such as hydrochloric acid. Thereby, since the magnetic powder contained in the recovery floc can be reused, the amount of new magnetic powder used can be reduced. In addition, the amount of recovered flocs caused by new magnetic powder is also reduced.
一方、制御部24は、SS濃度計40によって検出されたSS濃度と、予め設定された最大原水SS濃度とに基づいて、返送添加装置18による回収フロックの返送量と磁性粉供給装置30による新品磁性粉の添加量を制御する。   On the other hand, based on the SS concentration detected by the SS densitometer 40 and the preset maximum raw water SS concentration, the control unit 24 returns the recovered flock returned by the return adding device 18 and a new one by the magnetic powder supply device 30. Control the amount of magnetic powder added.
すなわち、制御部24は、SS濃度計40によって検出されたSS濃度が、最大原水SS濃度と等しい場合には、返送添加装置18による回収フロックの返送を停止するとともに、磁性粉供給装置30による新品磁性粉の添加量を制御する。また、制御部24は、SS濃度が最大原水SS濃度に対し低くなるに従って、返送添加装置18による回収フロックの返送量を増加させるとともに、磁性粉供給装置30による新品磁性粉の添加量を減少させるように制御する。   That is, when the SS concentration detected by the SS densitometer 40 is equal to the maximum raw water SS concentration, the control unit 24 stops the return of the recovered floc by the return adding device 18 and the new product by the magnetic powder supply device 30. Control the amount of magnetic powder added. In addition, as the SS concentration becomes lower than the maximum raw water SS concentration, the control unit 24 increases the return amount of the recovered floc by the return addition device 18 and decreases the addition amount of the new magnetic powder by the magnetic powder supply device 30. To control.
これにより、図2の凝集磁気分離装置10によれば、原水のSS濃度に影響を受けることなく、処理能力が安定する。なお、符号70はフィルタであり、このフィルタ70は、磁気分離装置16によって分離された被処理水から処理水と洗浄排水とを分離する。前記洗浄排水は、管路72を介して原水供給管12に戻される。   Thereby, according to the aggregation magnetic separation apparatus 10 of FIG. 2, processing capacity is stabilized, without being influenced by SS density | concentration of raw | natural water. Reference numeral 70 denotes a filter. The filter 70 separates the treated water and the cleaning waste water from the treated water separated by the magnetic separation device 16. The washing waste water is returned to the raw water supply pipe 12 via the pipe line 72.
次に、制御部24による具体的な制御方法について説明する。   Next, a specific control method by the control unit 24 will be described.
まず、前提として回収フロックの返送量は、ポンプ42の回転数を制御部24が制御することにより、回収フロック排出量の0〜100%の範囲内で制御する。   First, as a premise, the return amount of the recovered flock is controlled within a range of 0 to 100% of the recovered flock discharge amount by the control unit 24 controlling the rotation speed of the pump 42.
また、回収フロックの返送量は、SS濃度計40によって検出された原水のSS濃度と、予め設定された最大原水SS濃度に基づいて制御部24が制御する。   The return amount of the recovered floc is controlled by the control unit 24 based on the SS concentration of the raw water detected by the SS densitometer 40 and a preset maximum raw water SS concentration.
例えば、凝集磁気分離装置10が、最大原水SS濃度50mg/Lで設計されていたとする。このとき、SS濃度50mg/Lの原水が原水供給管12に流入した場合、回収フロックを100%返送すると、回収フロックに含まれる50mg/L相当のSSが原水に戻るため、高速攪拌槽26に流入するSS濃度は50+50=100mg/Lとなり、凝集磁気分離装置10の能力である最大原水SS濃度を上回ってしまう。   For example, it is assumed that the aggregation magnetic separation device 10 is designed with a maximum raw water SS concentration of 50 mg / L. At this time, when raw water having an SS concentration of 50 mg / L flows into the raw water supply pipe 12, when 100% of the recovered floc is returned, the SS equivalent to 50 mg / L contained in the recovered floc returns to the raw water. The SS concentration that flows in is 50 + 50 = 100 mg / L, which exceeds the maximum raw water SS concentration that is the capability of the flocculating magnetic separation apparatus 10.
一方、SS濃度10mg/Lの原水が原水供給管12に流入している場合は、最大原水SS濃度50mg/Lに対して、40mg/Lの余裕があるため、その余裕分だけ回収フロックを原水供給管12に返送しても問題はない。   On the other hand, when raw water having an SS concentration of 10 mg / L flows into the raw water supply pipe 12, there is a margin of 40 mg / L with respect to the maximum raw water SS concentration of 50 mg / L. There is no problem even if it is returned to the supply pipe 12.
試算によると、図2の凝集磁気分離装置10の場合、原水SS濃度(mg/L)(A)と返送可能な回収フロック量(排出量に対する回収フロックの返送率%)(B)と新品磁性粉の添加量(mg/L)(C)との関係は、図4に示すグラフ、及び下記の表1のようになる。図4のグラフ及び表1は、設計最大原水SS濃度50mg/Lの場合の返送可能な回収フロック量を示している。   According to the trial calculation, in the case of the agglomeration magnetic separation apparatus 10 in FIG. 2, the raw water SS concentration (mg / L) (A), the returnable floc amount (the return rate of the recovered floc relative to the discharge amount) (B), and the new magnetism The relationship with the added amount of powder (mg / L) (C) is shown in the graph shown in FIG. The graph of FIG. 4 and Table 1 show the amount of recovered floc that can be returned when the design maximum raw water SS concentration is 50 mg / L.
図4のグラフの縦軸は、磁気分離装置16に送水される直前のフロック中の磁性粉比率を示し、横軸は排出量に対する回収フロックの返送率を示している。また、磁気分離装置16における磁気分離を有効に実行させるため、フロック中の磁性粉比率の下限値を31.6%と設定し、それ以上の磁性粉比率となるように回収フロックの返送率と新品磁性粉の添加量とが定められている。   The vertical axis of the graph in FIG. 4 indicates the ratio of magnetic powder in the floc immediately before being fed to the magnetic separation device 16, and the horizontal axis indicates the return rate of the recovered floc with respect to the discharge amount. In order to effectively execute magnetic separation in the magnetic separation device 16, the lower limit value of the magnetic powder ratio in the floc is set to 31.6%, and the return rate of the recovered floc is set so that the magnetic powder ratio is higher than that. The amount of new magnetic powder added is determined.
なお、実施の形態では、フロック中の磁性粉比率が下限値の31.6%となるように回収フロックの返送率と新品磁性粉の添加量とが設定されている。具体的には、表1に示すように、原水SS濃度50mg/Lの場合には、回収フロックを返送せず、新品磁性粉のみを30mg/L添加する。原水SS濃度は、SS濃度計40によって検知し、その測定結果に応じて回収フロックの返送量と新品磁性粉の添加量とを表1のように制御する。   In the embodiment, the return rate of the recovered floc and the amount of new magnetic powder added are set so that the magnetic powder ratio in the flock is 31.6% of the lower limit. Specifically, as shown in Table 1, when the raw water SS concentration is 50 mg / L, the recovered floc is not returned and only new magnetic powder is added at 30 mg / L. The raw water SS concentration is detected by the SS densitometer 40, and the return amount of the recovered flock and the added amount of the new magnetic powder are controlled as shown in Table 1 according to the measurement result.
凝集磁気分離装置10を船舶のバラスト水処理に適用する場合、IMOの規定により、最大原水SS濃度は50mg/Lで設計される。しかしながら、実際の海水のSS濃度は10mg/L未満の場合が多いため、このように回収フロックを原水供給管12に返送することで、新品磁性粉の使用量を削減できる。これによって、新品磁性粉の必要貯留量も削減できるため、装置設置スペースが限られている船舶内においては非常にメリットが大きい。なお、バラスト水処理においてはプランクトンや菌類(生存個体)が除去対象となっているため、回収フロックを原水供給管12に返送する際には、返送管路の途中に加熱殺菌装置22を設けて、プランクトンや菌類を殺滅しながら返送する。   When the agglomerated magnetic separation apparatus 10 is applied to ship ballast water treatment, the maximum raw water SS concentration is designed to be 50 mg / L according to IMO regulations. However, since the actual SS concentration of seawater is often less than 10 mg / L, the amount of new magnetic powder used can be reduced by returning the recovered floc to the raw water supply pipe 12 in this way. As a result, the necessary storage amount of new magnetic powder can be reduced, which is very advantageous in a ship where the installation space is limited. In the ballast water treatment, plankton and fungi (surviving individuals) are to be removed. Therefore, when returning the recovered flock to the raw water supply pipe 12, a heat sterilizer 22 is provided in the middle of the return pipe. Return them while killing plankton and fungi.
一方、新品磁性粉の注入量は、制御部24がポンプ38の回転数を制御することにより行う。制御範囲は、回収フロックを原水供給管12に返送しない場合の注入量を100%(30mg/L)として0〜100%の範囲とする。新品磁性粉の注入量は、回収フロックの返送量に応じて決定する。例えば、回収フロック返送量が排出量の50%の場合、高速攪拌槽26に流入する磁性粉の50%も返送されるため、新品磁性粉の注入量は約50%(16mg/L)でよい。回収フロックの返送量は回収フロックの返送管路に設置した流量計74により検知し、その測定結果に基づいて制御部24がポンプ38の回転数を制御することにより、新品磁性粉の注入量を制御する。   On the other hand, the injection amount of the new magnetic powder is performed by the control unit 24 controlling the rotation speed of the pump 38. The control range is set to a range of 0 to 100% with the injection amount when the recovered floc is not returned to the raw water supply pipe 12 being 100% (30 mg / L). The injection amount of new magnetic powder is determined according to the return amount of the recovered floc. For example, when the recovery flock return amount is 50% of the discharge amount, 50% of the magnetic powder flowing into the high-speed stirring tank 26 is also returned, so the injection amount of the new magnetic powder may be about 50% (16 mg / L). . The return amount of the recovered floc is detected by a flow meter 74 installed in the return passage of the recovered floc, and the control unit 24 controls the number of revolutions of the pump 38 based on the measurement result. Control.
ここで、図2の凝集磁気分離装置10では、原水SS濃度が設計最大原水SS濃度を上回った場合は、回収フロックを返送することができない。そこで、このような場合でも回収フロックを返送して、回収フロック中の磁性粉を再利用するためには、返送過程において、回収フロックから磁性粉のみを抽出して、それ以外のSS成分を除去する必要がある。   Here, in the aggregation magnetic separation apparatus 10 of FIG. 2, when the raw water SS concentration exceeds the designed maximum raw water SS concentration, the recovered floc cannot be returned. Therefore, even in such a case, in order to return the recovered floc and reuse the magnetic powder in the recovered floc, in the returning process, only the magnetic powder is extracted from the recovered floc and other SS components are removed. There is a need to.
図3の凝集磁気分離装置10は、磁性粉抽出装置20を磁気分離装置16の後段に配置するとともに、磁性粉抽出装置20の後段に加熱殺菌装置22を配置したものである。   The agglomerated magnetic separation device 10 of FIG. 3 is configured such that the magnetic powder extraction device 20 is disposed at the subsequent stage of the magnetic separation device 16 and the heat sterilization device 22 is disposed at the subsequent stage of the magnetic powder extraction device 20.
すなわち、図3に示した凝集磁気分離装置10は、返送添加装置18による回収フロックの返送経路において、その上流側に磁性粉抽出装置20を設け、その下流側に加熱殺菌装置22を設けた形態である。   That is, in the aggregated magnetic separation device 10 shown in FIG. 3, in the return route of the recovered floc by the return addition device 18, a magnetic powder extraction device 20 is provided on the upstream side, and a heat sterilization device 22 is provided on the downstream side. It is.
磁性粉抽出装置20では、磁気分離装置16から排出された回収フロックにおいて、回収フロックに含有する磁性粉の抽出、及びその他SS成分除去を2段の工程に分けて行う。   In the magnetic powder extraction device 20, the extraction of the magnetic powder contained in the recovery flock and the removal of other SS components are performed in two steps in the recovery flock discharged from the magnetic separation device 16.
1段目の工程では、回収フロックに物理的な力を加えて回収フロックを破砕する。回収フロックでは磁性粉とその他SS成分が、無機凝集剤と高分子凝集剤によって強固に凝集しているため、それを破砕するために、図1に如くラインミル52、及び/又は超音波破砕機54を使用する。回収フロックは、ラインミル52及び/又は超音波破砕機54による数10秒〜数分の破砕処理によって、ほとんど分解されることが実験にて確認されている。   In the first step, the recovery flock is crushed by applying a physical force to the recovery flock. In the recovered floc, the magnetic powder and other SS components are strongly aggregated by the inorganic flocculant and the polymer flocculant, so that the line mill 52 and / or the ultrasonic crusher 54 as shown in FIG. Is used. It has been experimentally confirmed that the recovered floc is almost decomposed by the crushing process for several tens of seconds to several minutes by the line mill 52 and / or the ultrasonic crusher 54.
ここで特許文献2の如く、薬品を用いてpH調整を行い、回収フロックの分解を促進する方法もあるが、特に船舶内で実施する場合は、IMOの規制などを考慮すると、物理的方法のみにより回収フロックの分解を行うことが望ましい。   Here, as disclosed in Patent Document 2, there is a method of adjusting the pH by using a chemical to promote the decomposition of the recovered flocs. However, particularly in the case of implementation in a ship, only the physical method is considered in consideration of IMO regulations. It is desirable to disassemble the recovered floc by
2段目の工程では、破砕した回収フロックから磁性粉のみを磁気力により抽出する。抽出装置56としては、永久磁石が埋め込まれた磁気ディスクあるいは磁気ドラムを用いた装置を使用する。そして、抽出した磁性粉を清水66によって希釈した後、ポンプ58によって原水供給管12に返送する。   In the second step, only magnetic powder is extracted from the crushed recovered floc by magnetic force. As the extraction device 56, a device using a magnetic disk or a magnetic drum in which a permanent magnet is embedded is used. The extracted magnetic powder is diluted with fresh water 66 and then returned to the raw water supply pipe 12 by a pump 58.
これら2段の工程により、返送する磁性粉の純度が向上するので、原水SS濃度が高くなっても、回収フロックを返送できる。   Since the purity of the magnetic powder to be returned is improved by these two steps, the recovered floc can be returned even if the raw water SS concentration becomes high.
回収フロックから磁性粉以外のSSを30%分離した場合の試算によると、図3の凝集磁気分離装置10の場合、原水SS濃度(mg/L)(A)と返送可能な回収フロック量(排出量に対する回収フロックの返送率%)(B)と新品磁性粉の添加量(mg/L)(C)との関係は、図5に示すグラフ、及び下記の表2のようになる。   According to a trial calculation when 30% of SS other than magnetic powder is separated from the recovered floc, in the case of the agglomerated magnetic separator 10 in FIG. 3, the concentration of raw water SS (mg / L) (A) and the amount of recovered floc that can be returned (discharge) The relationship between the recovered floc return rate (%) (B) and the amount of new magnetic powder added (mg / L) (C) is as shown in the graph of FIG.
これにより、磁性粉抽出装置20の無い図2に示した凝集磁気分離装置10と比較して、原水SS濃度に応じた回収フロックの返送率を上げることができるとともに、新品磁性粉の添加量を少なくできる。   This makes it possible to increase the return rate of the recovered flocs according to the concentration of the raw water SS as compared with the aggregated magnetic separation device 10 shown in FIG. Less.
また、回収フロック中の磁性粉以外のSS成分の60%を磁性粉抽出装置20によって分離除去できれば、原水SS濃度50mg/Lの場合に、原水SS濃度20mg/L相当の回収フロックとなり、排出量の50%を返送可能となる。原水SS濃度が設計最大原水SS濃度を上回るケースが多い場合、あるいは、より多くの回収フロックを返送して新品磁性粉の使用量を削減したい場合は、磁性粉抽出装置20を設置することが望ましい。   Further, if 60% of the SS component other than the magnetic powder in the recovered floc can be separated and removed by the magnetic powder extraction device 20, when the raw water SS concentration is 50 mg / L, the recovered floc is equivalent to the raw water SS concentration of 20 mg / L, and the discharge amount 50% can be returned. When there are many cases where the raw water SS concentration exceeds the design maximum raw water SS concentration, or when it is desired to return more recovered flocks and reduce the amount of new magnetic powder used, it is desirable to install the magnetic powder extraction device 20. .
〔付記〕
「磁性凝集フロック中の磁性粉比率の最適値に関する説明」
バラスト水処理における処理対象はプランクトンと菌類である。一方、バラスト水処理装置を船舶に搭載する際には、監督官庁が規定した処理性能確認試験が必要となり、その規定では、バラスト水中に砂等の懸濁物質(SS)が最大50mg/L含まれているバラスト水においても、バラスト水排出基準を満たす処理ができることを求めている。
[Appendix]
"Explanation on the optimum value of the magnetic powder ratio in the magnetic coagulation floc"
Plankton and fungi are treated in ballast water treatment. On the other hand, when a ballast water treatment device is installed on a ship, a treatment performance confirmation test prescribed by the supervisory authority is required, and in that provision, suspended substances (SS) such as sand are contained in ballast water at a maximum of 50 mg / L. Even ballast water is required to be able to meet the ballast water discharge standards.
そこで、発明者らは、プランクトンや菌類の凝集磁気分離条件を決定する試験においては、砂等の模擬物質としてカオリンという鉱物系微粒子を試験水に添加している。具体的な試験方法を以下説明する。   Therefore, the inventors added mineral-based fine particles called kaolin to the test water as a simulated substance such as sand in a test for determining the agglomerated magnetic separation conditions for plankton and fungi. A specific test method will be described below.
まず、プランクトンや菌類が含まれる海水に、上記カオリンを50mg/Lの濃度で添加し、磁性粉、無機凝集剤および高分子凝集剤の添加率をパラメータ(変数)とした凝集試験を行い、磁性凝集フロックの形成状況を目視等により評価する。その後、磁性凝集フロックの含まれる海水を、永久磁石を並べた水路に通水し、所定時間(数秒)だけ磁石に接触・吸着処理を行い、水路から出てくる海水の磁性凝集フロックの濃度を測定し、その除去率を評価する。   First, the above-mentioned kaolin is added to seawater containing plankton and fungi at a concentration of 50 mg / L, and an agglomeration test is performed using the addition rates of magnetic powder, inorganic flocculant and polymer flocculant as parameters (variables). The formation state of the aggregated floc is evaluated by visual observation or the like. After that, the seawater containing magnetic coagulation floc is passed through a water channel with permanent magnets, and the magnet is contacted and adsorbed for a predetermined time (several seconds), and the concentration of magnetic coagulation floc in the seawater coming out of the water channel is determined. Measure and evaluate its removal rate.
上記試験の結果、無機凝集剤として使用したポリ塩化アルミニウムの添加率は5mgAl/L、高分子凝集剤の添加率は1mg/Lの条件で、プランクトンや菌類が十分凝集できることが明らかになった。   As a result of the above test, it was revealed that plankton and fungi can be sufficiently aggregated under the conditions that the addition rate of polyaluminum chloride used as the inorganic flocculant is 5 mg Al / L and the addition rate of the polymer flocculant is 1 mg / L.
また、図6に示すように凝集磁性フロックの除去率は磁性粉添加率とともに増加し、添加率30mg/L以上では除去率が頭打ちとなる傾向がみられた。処理コストの観点からは磁性粉添加率はできるだけ少ないことが望ましいため、磁性粉の添加率は30mg/Lとした。   Further, as shown in FIG. 6, the removal rate of the aggregated magnetic flocs increased with the addition rate of the magnetic powder, and the removal rate tended to reach a peak at an addition rate of 30 mg / L or more. From the viewpoint of processing cost, it is desirable that the addition rate of magnetic powder be as small as possible, so the addition rate of magnetic powder was 30 mg / L.
上記、磁性粉、無機凝集剤および高分子凝集剤添加率の場合の、磁性凝集フロック中の磁性粉比率は次の式から計算できる。   The ratio of the magnetic powder in the magnetic coagulation floc in the case of the above-mentioned magnetic powder, inorganic coagulant and polymer coagulant addition rate can be calculated from the following formula.
磁性凝集フロック中の磁性粉比率(%)=(磁性粉添加率)/(カオリン添加率+磁性粉添加率+無機凝集剤添加率+高分子凝集剤添加率)×100…(式1)
ここで、磁性粉添加率=30mg/L、カオリン添加率=50mg/L、無機凝集剤添加率=5×(78/27)=14.4mg/L、高分子凝集剤添加率=1mg/Lである。なお、無機凝集剤として添加したポリ塩化アルミニウムは、磁性凝集フロック中では水酸化アルミニウム(Al(OH))として存在するため、添加率5mgAl/Lに係数として、Al(OH)の分子量78/Alの分子量27を乗じている。
それぞれの数値を(式1)に代入すると、
磁性凝集フロック中の磁性粉比率(%)=30/(50+30+14.4+1)=31.4(%)
となる。この磁性粉比率が、磁性凝集フロックの除去率を確保しつつ、処理コストが最小化できる最適な数値であると発明者らは判断した。
Magnetic powder ratio (%) in magnetic coagulation floc = (magnetic powder addition rate) / (kaolin addition rate + magnetic powder addition rate + inorganic flocculant addition rate + polymer flocculant addition rate) × 100 (Equation 1)
Here, magnetic powder addition rate = 30 mg / L, kaolin addition rate = 50 mg / L, inorganic flocculant addition rate = 5 × (78/27) = 14.4 mg / L, polymer flocculant addition rate = 1 mg / L It is. In addition, since the polyaluminum chloride added as an inorganic flocculant exists as aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ) in the magnetic flocculent floc, the molecular weight of Al (OH) 3 is 78 as a coefficient with an addition rate of 5 mg Al / L. / Al molecular weight 27 is multiplied.
Substituting each numerical value into (Equation 1),
Magnetic powder ratio in magnetic coagulation floc (%) = 30 / (50 + 30 + 14.4 + 1) = 31.4 (%)
It becomes. The inventors have determined that this magnetic powder ratio is an optimal value that can minimize the processing cost while ensuring the removal rate of the magnetic aggregate flocs.
磁性粉再利用に当たっては、磁性凝集フロックの除去率を確保して、処理性能を維持するために、本磁性粉比率を下回らないように、その処理フローを構成する必要がある。   In reusing the magnetic powder, it is necessary to configure the processing flow so as not to fall below the magnetic powder ratio in order to secure the removal rate of the magnetic aggregate floc and maintain the processing performance.
また、図7のグラフは、原水SS(mg/L)に対する回収フロック返送率を示している。このグラフに基づいて回収フロック返送率を設定する。   Moreover, the graph of FIG. 7 has shown the collection | recovery flock return rate with respect to raw | natural water SS (mg / L). The recovery flock return rate is set based on this graph.
10…凝集磁気分離装置、12…原水供給管、14…凝集装置、16…磁気分離装置、18…返送添加装置、20…磁性粉抽出装置、22…加熱殺菌装置、24…制御部、26…高速攪拌槽、28…緩速攪拌槽、30…磁性粉供給装置、32…凝集剤添加装置、34…管路、36…高分子凝集剤添加装置、38…磁性粉注入用ポンプ、40…SS濃度計、42…回収フロック返送用ポンプ、44…磁気分離槽、46…磁気フィルタ、48…移送装置、50…回収フロック受槽、52…破砕装置(ラインミル)、54…破砕装置(超音波破砕機)、56…抽出装置、58…ポンプ、60…撹拌羽根、62…振動子、64…液、66…清水、68…タンク、70…フィルタ、72…管路、74…流量計   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Aggregation magnetic separation apparatus, 12 ... Raw water supply pipe, 14 ... Aggregation apparatus, 16 ... Magnetic separation apparatus, 18 ... Return addition apparatus, 20 ... Magnetic powder extraction apparatus, 22 ... Heat sterilization apparatus, 24 ... Control part, 26 ... High-speed stirring tank 28 ... Slow stirring tank 30 ... Magnetic powder supply device 32 ... Coagulant adding device 34 ... Pipe line 36 ... Polymer flocculant adding device 38 ... Magnetic powder injection pump 40 ... SS Densitometer 42 ... Recovery flock return pump 44 ... Magnetic separation tank 46 ... Magnetic filter 48 ... Transfer device 50 ... Recovery flock receiving tank 52 ... Crushing device (line mill) 54 ... Crushing device (ultrasonic crusher) ), 56 ... extraction device, 58 ... pump, 60 ... stirring blade, 62 ... vibrator, 64 ... liquid, 66 ... clear water, 68 ... tank, 70 ... filter, 72 ... pipe, 74 ... flow meter

Claims (5)

  1. 原水を供給する原水供給管に接続され、磁性粉供給手段から供給された磁性粉と凝集剤とが添加された前記原水を急速撹拌することにより、前記磁性粉を含む磁性マイクロフロックを生成する第1の撹拌槽と、
    前記第1の撹拌槽から流出した前記磁性マイクロフロックを含む前記原水に高分子凝集剤が添加された原水を、前記第1の撹拌槽よりも遅い回転速度で撹拌を行うことにより前記磁性マイクロフロックを粗大化させる第2の撹拌槽と、
    前記第2の撹拌槽から流出した粗大化フロックを含む前記原水から、前記粗大化フロックを磁気力によって回収する磁気分離手段と、
    前記磁気分離手段によって回収された回収フロックを、前記第1の撹拌槽よりも上流側で、前記凝集剤が添加される前の位置で前記原水供給管に返送して前記原水に添加する返送添加手段と、
    を備えることを特徴とする凝集磁気分離装置。
    A magnetic micro floc containing the magnetic powder is generated by rapidly stirring the raw water to which the magnetic powder supplied from the magnetic powder supply means and the flocculant are added, connected to the raw water supply pipe for supplying the raw water. 1 stirring tank,
    The magnetic micro floc is obtained by stirring raw water in which a polymer flocculant is added to the raw water containing the magnetic micro floc flowing out from the first stirring tank at a rotation speed slower than that of the first stirring tank. A second agitation tank for coarsening,
    Magnetic separation means for recovering the coarse floc by magnetic force from the raw water containing the coarse floc flowing out of the second stirring tank;
    The return flocs collected by the magnetic separation means are returned to the raw water supply pipe and added to the raw water at a position before the flocculant is added on the upstream side of the first stirring tank. Means,
    An agglomeration magnetic separation device comprising:
  2. 前記磁性粉、前記凝集剤、及び前記回収フロックが添加される前の位置で前記原水の懸濁物質濃度を検出する濃度検出手段と、
    前記濃度検出手段によって検出された懸濁物質濃度と予め設定された最大原水懸濁物質濃度とに基づいて、前記返送添加手段による前記回収フロックの返送量、及び前記磁性粉供給手段による前記磁性粉の添加量を制御する制御手段と、
    を備えた請求項1に記載の凝集磁気分離装置。
    Concentration detecting means for detecting the concentration of suspended solids in the raw water at a position before the magnetic powder, the flocculant, and the recovered floc are added;
    Based on the suspended substance concentration detected by the concentration detecting means and the preset maximum raw water suspended substance concentration, the return amount of the recovered floc by the return adding means, and the magnetic powder by the magnetic powder supplying means Control means for controlling the addition amount of
    The aggregation magnetic separation apparatus according to claim 1, comprising:
  3. 前記制御手段は、
    前記濃度検出手段によって検出された前記懸濁物質濃度が、前記最大原水懸濁物質濃度と等しい場合には、前記返送添加手段による前記回収フロックの返送を停止するとともに、前記磁性粉供給手段による前記磁性粉の添加量を制御し、前記懸濁物質濃度が前記最大原水懸濁物質濃度に対し低くなるに従って、前記返送添加手段による前記回収フロックの返送量を増加させるとともに、前記磁性粉供給手段による前記磁性粉の添加量を減少させるように制御する請求項2に記載の凝集磁気分離装置。
    The control means includes
    When the suspended substance concentration detected by the concentration detection means is equal to the maximum raw water suspended substance concentration, the return of the recovered floc by the return addition means is stopped, and the magnetic powder supply means The amount of magnetic powder added is controlled, and as the suspended solid concentration becomes lower than the maximum raw water suspended solid concentration, the return amount of the recovered floc by the return adding means is increased, and the magnetic powder supply means The agglomerated magnetic separation device according to claim 2, which is controlled so as to reduce the amount of magnetic powder added.
  4. 前記返送添加手段と前記原水供給管との間の返送管路には、磁性粉抽出手段が設けられ、
    前記磁性粉抽出手段は、前記回収フロックをせん断力によって破砕する破砕手段と、破砕した回収フロックから磁性粉のみを磁気力によって選択的に抽出する抽出手段と、前記抽出した前記磁性粉を前記原水供給管に返送する返送手段とを備えた請求項1、2又は3に記載の凝集磁気分離装置。
    The return pipeline between the return addition means and the raw water supply pipe is provided with magnetic powder extraction means,
    The magnetic powder extraction means includes a crushing means for crushing the recovered flocs by a shearing force, an extracting means for selectively extracting only the magnetic powder from the crushed recovered flocks by a magnetic force, and the extracted magnetic powders as the raw water. The agglomerated magnetic separation device according to claim 1, 2 or 3, further comprising a return means for returning to the supply pipe.
  5. 前記返送添加手段による前記回収フロックの返送経路には、前記回収フロックに含まれるプランクトン、及び菌類を殺菌する殺菌手段が設けられている請求項4に記載の凝集磁気分離装置。   The aggregation magnetic separation apparatus according to claim 4, wherein a sterilization unit for sterilizing plankton and fungi contained in the recovery flock is provided in a return path of the recovery flock by the return addition unit.
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