JP2016182558A - 磁性体粒子の回収装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磁性体粒子を水中から確実に回収して水路の系外に流出するのを防止する。【解決手段】磁性体粒子の回収装置１は、無端チェーン１０の一部が水面の上方に設けられ、駆動ホイール７、スプロケット８、９を介して水路の上下に移動させる。一対の無端チェーン１０に所定間隔で磁性を帯びた棒状体１２を取り付けて、処理水中の磁性を帯びた砂、イオン交換樹脂、汚泥、活性炭等の磁性体粒子を棒状体１２で吸着する。水面の上方で、棒状体１２に付着した磁性体粒子をシャワー管１７で水を噴射して分離させ、棒状体１２の下側に配置したトラフ１６で回収する。【選択図】図１

Description

本発明は、上水や下水等の水処理に使用される磁性を帯びた砂、イオン交換樹脂、汚泥、活性炭等の磁性体粒子を水中から回収する磁性体粒子の回収装置に関する。

従来、上水や下水等の水処理に使用される磁性を帯びた砂、イオン交換樹脂、汚泥、活性炭等を処理水から分離回収する回収装置として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。
特許文献１に記載された磁気分離装置は、磁性粉を添加した活性汚泥液が流れる流路内に配設されている。この磁気分離装置は回転ドラムの外周面に流路の流れ方向左右に仕切る鍔状の磁気吸着部材を設け、回転ドラムの回転によって磁気吸着部材で活性汚泥を磁気吸着して活性汚泥と処理水とを分離して活性汚泥を回収するようにしている。

また、回転ドラムの下部には下部外周と側部を覆う湾曲流路を形成しており、回転ドラムの上部には磁気吸着部材で吸着した活性汚泥を除去する掻き取り部材を設けている。そして、湾曲流路の上流側に活性汚泥液の流量を検出する流量センサを設け、磁気吸着部材の周速と流路内の活性汚泥の流速が同じになるように、回転ドラムの回転を制御する回転数自動制御装置を設けている。
これによって、流路内の活性汚泥の流れが乱されることがなく、磁気吸着部材の磁力による磁性を帯びた活性汚泥の吸着を効果的に行うとしている。

特開平９−１１７６号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載された磁気分離装置では、回転ドラム以外に、流量センサ、活性汚泥センサ、回転数自動制御装置等、各種の追加部材が必要であり、構造が複雑で高コストになるという欠点がある。
しかも、回転ドラムに設けた磁気吸着部材は回転ドラムの外周面において水路の流れ方向左右に仕切る鍔状の磁気吸着部材を設けたため、汚泥等の磁性体粒子の回収効率が悪く、しかも回転ドラムの下部の水路底面には汚泥等が滞留してしまい、十分回収できないという欠点もあった。
さらに、吸着に回転ドラムを使用しているため、吸着部分が円周状となり大型化して設置することができない水路などもあった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、磁性体粒子を水中から確実かつ効率的に回収すると共に水路の系外に流出するのを防止できて、小型化できるようにした磁性体粒子の回収装置を提供することを目的とする。

本発明による磁性体粒子の回収装置は、スプロケットを介して駆動すると共に一部が水面の上方に設けられた一対の無端チェーンと、前記無端チェーンに所定間隔で取り付けた磁性を帯びた棒状体と、該棒状体に付着した磁性体粒子を前記水面の上方で分離させて回収する掻き取り部材とを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、上流側で磁性を帯びた砂、イオン交換樹脂、汚泥、活性炭等の磁性体粒子を処理水に添加混合させて、その下流側に設けた無端チェーンに所定間隔で配列した磁性を帯びた棒状体によって磁性体粒子を吸着させ、この棒状体が無端チェーンの駆動で水面の上方に移動したときに掻き取り部材によって掻き取ることで磁性体粒子を分離して回収できる。しかも、無端チェーンとスプロケットは形状の自由度が大きいため、例えば磁性体粒子が沈下して溜まり易い水路の下部領域に無端チェーンを延ばすことで確実に棒状体によって磁性体粒子を吸着して回収できる。

また、棒状体が水路の底部に沿って移動するように無端チェーンを掛渡す複数のスプロケットを水路の底部に配置したことが好ましい。
磁性体粒子は水路の底部に溜まり易いが、この領域に無端チェーンを延ばすことで無端チェーンに配列した棒状体によって確実に磁性体粒子を回収できる。例えば、水路に緩速撹拌機がある場合、回収装置の無端チェーンを緩速攪拌機の下側の水路底部に延ばして形成することができ、磁性体粒子が緩速攪拌機の下側に溜まり易くても無端チェーンの棒状体で確実に回収できる。

本発明による磁性体粒子の回収装置によれば、無端チェーンに磁性を帯びた棒状体を所定間隔に配列して構成したため、無端チェーンの周回移動形状を自由に形成できるため磁性体粒子の溜まり易い領域に延ばすことができて、棒状体による磁性体粒子の回収効率を高く設定できる。また、無端チェーンとしたことにより棒状体を円周状にする必要がなく多様な形状を選択することができるため、回収装置の小型化が可能となる。

本発明の第一実施形態による水路に設けた磁性体粒子の回収装置を示す要部斜視図である。 図１に示す回収装置の要部平面図である。 図１に示す棒状体を示すものであり、（ａ）は棒状体に磁性を持たせた要部平面図、（ｂ）はパイプの内部に磁性を帯びた棒状の永久磁石を配列させた棒状体の要部断面図である。 第二実施形態による磁性体粒子の回収装置を水流に直交する方向から見た説明図である。

以下、本発明の実施形態による磁性体粒子の回収装置について添付図面を参照して説明する。
図１乃至図３は本発明の第一実施形態による磁性体粒子の回収装置１を示すものである。図１に示す磁性体粒子の回収装置１は、図示しない浄水処理設備に設置されたものである。例えば、上水処理施設では、原水が沈砂池から着水井を介して凝集沈殿池に送られ、凝集沈殿池の上流側に設けた急速撹拌池と緩速撹拌池を介して沈澱池に送られる。そして、原水中の溶解性有機物、臭い、フロック、色などの不純物を除去する目的で、磁性を帯びた砂、イオン交換樹脂、活性炭等の磁性体粒子を急速攪拌池に投入し、緩速撹拌池に設置した回収装置１により回収するようになっている。

図１及び図２に示す磁性体粒子の回収装置１は、図示を省略した処理水を流す凝集沈殿池の水路２において、緩速撹拌機の下流側に設置されている。この磁性体粒子の回収装置１は、図２に示すように、処理水の水路２の水流方向に直交する方向に例えば２組の回収機構３を並列に備えており、回収機構３同士の間や回収機構３と水路２の壁面２ａとの間には阻流板４がそれぞれ設置されている。

各回収機構３は駆動源である駆動モータ６に連結されたスプロケット状の駆動ホイール７と上部のスプロケット８と下部のスプロケット９とをそれぞれ一対備えており、これら一対の駆動ホイール７と各スプロケット８，９の歯にはそれぞれ無端チェーン１０が噛み合って無端チェーン１０を周回移動させている。
図１及び図２に示す例では、無端チェーン１０は例えば側面視略直角三角形状に形成され、しかもこの略直角三角形の一辺をなす掻き取りチェーン部１０ａは水路２の水面より上方に位置している。これによって無端チェーン１０は水流に交差して水路２の底面付近から水面の上方に延びる掻き取りチェーン部１０ａを有する形状とされている。

そして、回収機構３の一対の無端チェーン１０には磁性を帯びた棒状体１２の両端が連結され、しかも棒状体１２は所定間隔で複数本配列されている。ここで、棒状体１２は、図３（ａ）に示すように棒状をなす棒状体１２自体に磁性を帯びさせた永久磁石でもよいし、図３（ｂ）に示すように棒状体１２の筒状パイプ１３内に小径の筒状または棒状の永久磁石１４を複数挿入して構成してもよい。いずれにしても磁性を帯びた棒状体１２は永久磁石によって構成することがコストの上で好ましいが、電磁石等でもよい。
なお、棒状体１２は吸着する対象物が、磁性を帯びた砂、イオン交換樹脂、汚泥、活性炭等のいずれかによって帯磁すべき磁性の大きさであるガウスを変えることができる。なお、棒状体１２が有する磁力は棒状体１２に水を吹きかけたり掻き取り具を当接させたりすることで磁性体粒子が落下する程度の低磁力とすることが好ましい。

また、回収機構３において一対の無端チェーン１０間に取り付ける棒状体１２は、一定間隔に取り付けてもよいし、不等間隔に取り付けてもよく、配列間隔は任意である。磁性体粒子をよく捕捉するためには棒状体１２の配列間隔は水流を阻害しない程度に密にするほどよい。
そして、図１に示す回収機構３における無端チェーン１０の上部の掻き取りチェーン部１０ａにおいて、無端チェーン１０の各棒状体１２の裏面側には受け皿をなすトラフ１６が配設されている。無端チェーン１０の掻き取りチェーン部１０ａにおいて、棒状体１２を挟んでトラフ１６と対向する位置にシャワー管１７が配設されており、下面に水を噴射する小孔を所定間隔で形成した。シャワー管１７の小孔からの噴射によって、回収機構３の無端チェーン１０で循環する棒状体１２に付着した磁性体粒子、例えば磁性を帯びた砂、イオン交換樹脂、汚泥、活性炭等を分離させてトラフ１６で受けるようになっている。

なお、本実施形態による磁性体粒子の回収装置１において、図１に示す水流方向に対して磁性体粒子が磁性を帯びたイオン交換樹脂や活性炭等の場合には無端チェーン１０を反時計方向（左回転）に回転させるとよい。この場合には、沈殿したフロック等の汚泥と分離することができる。
また、磁性体粒子が磁性を帯びた砂や汚泥の場合には無端チェーン１０を図１において時計方向（右回転）に回転させるとよい。この場合には沈殿したフロック等の汚泥と一緒に回収することができる。
しかしながら、無端チェーン１０の移動方向（回転方向）は状況により適宜選択することができる。

本第一実施形態による磁性体粒子の回収装置１は上述した構成を備えており、次に磁性体粒子の回収方法を説明する。
上水処理施設において、急速撹拌機を備えた急速撹拌池に投入された磁性体粒子は、原水と混合される。磁性体粒子が、例えば磁性を帯びたイオン交換樹脂の場合には原水中の溶解性有機物・色等を吸着除去し、磁性を帯びた活性炭の場合には原水中の臭い物質等を吸着除去し、磁性体粒子が磁性を帯びた砂や鉄粉の場合には原水中の有機物や浮遊物等と結合して磁性を帯びた汚泥となる。なお、磁性を帯びたイオン交換樹脂や活性炭などは、金属粉を磁化させた磁性粉を混入したものであるが、粒子表面の孔に磁性粉を備えたものでも良い。

この磁性体粒子は、原水の処理水と共に流れて緩速撹拌機を備えた緩速撹拌池で回収装置１の回収機構３に至り、回収機構３の一対の無端チェーン１０に取り付けられた磁性を帯びた複数の棒状体１２に吸着される。磁性体粒子を吸着した棒状体１２は無端チェーン１０によって周回可能に保持されており、駆動モータ６の駆動力によって駆動ホイール７を介して循環運動する無端チェーン１０によって水流に交差する方向に循環する。

そして、一対の無端チェーン１０に取り付けられた複数の棒状体１２は水面から上方の掻き取りチェーン部１０ａ部分のシャワー管１７に至ると小孔からシャワーが棒状体１２に噴射されて、磁力によって棒状体１２に付着した磁性体粒子を分離させてトラフ１６で回収する。無端チェーン１０はスプロケット８，９と駆動ホイール７によって循環するため、順次シャワー管１７の下に位置する棒状体１２から磁性体粒子が分離してトラフ１６に収容される。

上述したように本第一実施形態による磁性体粒子の回収装置１は、一対の無端チェーン１０間に磁性を帯びた棒状体１２を所定間隔で配列させて、水路２内の処理水から分離して棒状体１２に吸着された磁性を帯びた砂、イオン交換樹脂、汚泥、活性炭等の磁性体粒子をシャワー管１７のシャワーで分離してトラフ１６に回収できる。
しかも、回収装置１の回収機構３は一対の無端チェーン１０の形状を任意のものに形成することができ、その上部の水面より高い掻き取りチェーン部１０ａの棒状体１２を挟む上下にシャワー管１７とトラフ１６を配置して容易に磁性体粒子を回収できる。

なお、本発明は上述した第一実施形態による磁性体粒子の回収装置１に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で適宜の変更や置換等が可能であり、これらはいずれも本発明に含まれる。以下に、本発明の他の実施形態や変形例について説明するが、上述の実施形態と同一または同様な部分、部材には同一の符号を用いて説明を省略する。

図４は本発明の第二実施形態による磁性体粒子の回収装置１を示すものである。
この実施形態では、緩速撹拌機２０が無端チェーン２１の上流側に配設されている。そして、回収装置１の無端チェーン２１は第一実施形態と同様に水面の上方に掻き取りチェーン部２１ａを形成し、その上下にトラフ１６とシャワー管１７を対向して配置している。
しかもこの無端チェーン２１は、第一実施形態による駆動ホイール７と２つのスプロケット８，９以外に、水路２の底部近傍で下流側から上流側に延びる延長チェーン部２１ｂを形成する他のスプロケット２２，２３を備えている。そのため、第二実施形態による無端チェーン２１は緩速撹拌機２０の下流側と底部側を囲うように側面視略Ｌ字状に形成されている。
このように、棒状体１２が水路２の底部に沿って移動するように無端チェーン２１を掛渡す複数のスプロケット９、２３、２２を水路の底部に配置している。

本第二実施形態による磁性体粒子の回収装置１において、緩速撹拌機２０を通過する水流中の磁性を帯びた砂、イオン交換樹脂、汚泥、活性炭等の磁性体粒子は、水路２の底面付近に沈殿して溜まり易い。特に上述した従来技術における磁気分離装置では磁性を帯びた砂、イオン交換樹脂、汚泥、活性炭等は回転ドラムの下側に溜まり易く十分な回収が困難であった。
これに対し、本第二実施形態による回収装置１では、無端チェーン２１を緩速撹拌機２０の下流側に配置してその下側に延びるように設置したため、緩速撹拌機２０の下側に溜まる磁性を帯びた砂、イオン交換樹脂、汚泥、活性炭等の磁性体粒子を確実に棒状体１２に吸着させてトラフ１６で回収できる。
本第二実施形態においても、無端チェーン２１の回転方向は第一実施形態の場合と同様に選択することができる。

なお、上述した各実施形態では、回収装置１における棒状体１２に付着した磁性を帯びた砂、イオン交換樹脂、汚泥、活性炭等の磁性体粒子をシャワー管１７の噴射水で分離回収するようにしたが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。例えば、板状等の掻き取り具を無端チェーン１０、２１の上部の掻き取りチェーン部１０ａ、２１ａに設置して、回動する無端チェーン１０、２１の棒状体１２から磁性体粒子を掻き落とすことでトラフ１６に回収するようにしてもよい。また、掻き取り具をブラシにして掻き落とすようにしてもよい。

シャワー管１７や掻き取り具等は掻き取り部材を構成する。また、駆動ホイール７、スプロケット８，９，２２、２３は無端チェーン１０、２１のガイド部を構成する。
なお、上述した実施形態では、上水処理施設における磁性体粒子の回収装置について説明したが、本発明はこのような装置に限定されるものではなく、下水処理施設等、各種の水処理施設で磁性体粒子の回収装置として用いることができる。

１ 回収装置
２ 水路
３ 回収機構
６ 駆動モータ
８，９、２２、２３ スプロケット
１０、２１ 無端チェーン
１０ａ、２１ａ 掻き取りチェーン部
１２ 棒状体
１６ トラフ
１７ シャワー管
２０ 緩速撹拌機
２１ｂ 延長チェーン部

Claims (2)

1. スプロケットを介して駆動すると共に一部が水面の上方に設けられた一対の無端チェーンと、前記無端チェーンに所定間隔で取り付けた磁性を帯びた棒状体と、該棒状体に付着した磁性体粒子を前記水面の上方で分離させて回収する掻き取り部材と、を備えたことを特徴とする磁性体粒子の回収装置。
2. 前記棒状体が水路の底部に沿って移動するように前記無端チェーンを掛渡す複数のスプロケットを水路の底部に配置した請求項１に記載された磁性体粒子の回収装置。

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