JP3574781B2 - 磁気分離装置及び浄水装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気分離により汚濁物と磁性粉とが凝集された磁性凝集体を含む被処理水を浄化する磁気分離装置及び磁気分離を使用した浄水装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、流体中に混在する汚濁物質を浄化する技術に磁気分離技術があり、この種の磁気分離技術を応用して、海、河川、貯水池等の被処理水を連続的に浄化する装置として、例えば特開昭５９−３７１号公報に記載されている高勾配磁気フィルタを用いた磁気分離装置が公知である。
【０００３】
この磁気分離装置では、水処理する原水を磁気分離工程へ送水する前処理工程として、原水取水後に例えば四三酸化鉄等の磁性粉と凝集剤の硫酸バン土やポリ塩化アルミニウムを加えて撹拌することにより、原水中の固形浮遊物や藻類、菌類、微生物を、凝集剤によって磁性粉と結合させ、コロイド状の多数の磁性を持った磁性凝集体、即ち磁性物質とした後、これらの磁性物質を磁気分離部を通過させる際に、磁気分離部に吸引させて原水中から分離している。
【０００４】
また回転移動する円盤形状のマトリックス群を備えた磁気分離装置として、例えば特開平１０−１１８４２４号公報に記載されたものがある。
前記公報の磁気分離装置は、円盤形のマトリックス群を連続的あるいは断続的に回転移動させることにより、被処理水を停止させることなく、吸着、逆洗浄の連続運転を可能にするもので、強磁場空間外に出た吸着マトリックスを逆洗浄水及び洗浄用空気を注入して一気に吸着マトリックスの洗浄を行うと共に、空芯電磁石に超電導コイルを用いることにより、高速浄化が行えるように構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一方円盤形マトリックス群を回転移動させて高勾配磁気分離を連続的に行う場合、高い分離性能を維持するためには、マトリックス群に吸着された分離対象物の洗浄を効率よくかつ確実に行う必要があるが、前記特開昭５９−３７１号公報に記載された高勾配磁気フィルタを用いた磁気分離装置では、分離速度の高速化を図るためマトリックス群の充填率を高くすると、洗浄の効率が低下してしまうなど問題がある。
【０００６】
また磁性体であるマトリックス群自体が磁気吸引力を受けるため、堅牢な支持構造物に支持させて、マトリックス群を回転移動できる構造とする必要があるが、前記特開平１０−１１８４２４号公報に記載された円盤形のマトリックス群を備えた磁気分離装置により水の高速浄化を実施しようとした場合、堅牢な支持構造物を得るために補強部材を多用する必要があり、その結果補強部材により被処理水の流路抵抗が増大して分離性能が低下するなどの問題がある。
【０００７】
本発明かかる従来の問題点を改善するためになされたもので、分離速度を高速化する際の洗浄効率の低下や、マトリックス群支持構造物の補強部材による分離性能の低下などを解消した磁気分離装置及び磁気分離装置を使用した浄水装置を提供して、分離速度の高速化と分離性能の向上を図ることを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明の磁気分離装置は、汚濁物と磁性粉とが凝集された磁性凝集体を含んだ被処理水を下方より導水する通水管の外周側面に、空心ソレノイド形マグネットを設け、前記空心ソレノイド形マグネットの上方に、前記被処理水中の磁性凝集体を吸着する回転円盤形磁気フイルタを設置すると共に，前記回転円盤形磁気フイルタの近傍に、前記回転円盤形磁気フイルタに吸着された磁性凝集体を洗浄する洗浄手段を設けた磁気分離装置であって、前記回転円盤形磁気フイルタを、回転軸を中心に放射方向に配設された複数の仕切板と、円周方向に複数分割され、かつ前記仕切板の間に着脱自在に収容された網目構造磁性体よりなるマトリックス群より構成したものである。
【００１０】
前記目的を達成するため本発明の磁気分離装置は、マトリックス群を支持する支持構造物の補強部材として前記仕切板を利用したものである。
【００１１】
前記目的を達成するため本発明の浄水装置は、汚濁物を含んだ原水を取水する取水手段と、前記取水手段が取水した原水に凝集剤を注入する添加剤注入手段と、前記凝集剤の注入により汚濁物と磁性粉とが凝集された磁性凝集体を形成するフロック形成手段と、前記磁性凝集体を含んだ原水から前記磁性凝集体を分離、濃縮する磁気分離手段と、前記磁性凝集体が除かれた原水を浄化水として放流する浄化水放流手段と、前記濃縮された磁性凝縮体を磁性粉と汚濁物の汚泥とに分離し、磁性粉を回収する磁性粉回収再利用手段とを具備した浄水装置であって、前記磁気分離手段を、前記請求項１または２に記載の磁気分離装置により構成したものである。
【００１２】
前記構成により、回転円盤形磁気フイルタに設けられた仕切板は、被処理水の通過方向と平行しているため、回転円盤形磁気フイルタ内を通過する被処理水の流路抵抗が減少し、これによって回転円盤形磁気フイルタの分離性能が格段に向上すると共に，マトリックス群に吸着された磁性凝集体を洗浄する洗浄手段の洗浄水が仕切板により整流されて、マトリックス群の横方向へ逃げることがないので洗浄効率が向上するため、小さな洗浄エネルギーにより磁性凝集体の洗浄が可能となり、洗浄に使用する洗浄水の大幅な削減が図れるようになるようになる。
【００１３】
また円周方向に複数分割されたマトリックス群の単体は軽量となるため、交換などの作業が容易となり、これによってメンテナンス性が向上すると共に，マトリックス群の一部が使用不能になっても、その部分を交換すればよいので、フイルタ全体を交換する場合にくらべて大変経済的である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１、図２、図３にに示す図面を参照して詳述する。
図１は仕切板により周方向に分割される回転円盤形磁気フィルタの一部切欠斜視図、図２は図１に回転円盤形磁気フィルタを使用した磁気分離装置を示す縦断面図、図３は図２に示す磁気分離装置を使用した浄水装置の構成図である。
【００１５】
図１に示す回転円盤形磁気フィルタ１は、網目構造磁性体のマトリックス群３と、マトリックス群３を支持する支持構造物２ａ，２ｂと、仕切板４及び回転軸５で構成されている。
回転円盤形磁気フィルタ１の支持構造物２ａ，２ｂ間は、例えば２４枚の仕切板４によって周方向に複数分割されていて、これら仕切板４の間に網目構造磁性体よりなるマトリックス群３が着脱自在に収容されており、マトリックス群３が仕切板１で分割されることにより、洗浄手段によりマトリックス群３に与えられる洗浄エネルギーは洗浄方向以外への分散が仕切板４により抑制されるため、その分洗浄エネルギーが有効に働く上、洗浄水が整流されるため、洗浄効率が向上する。
【００１６】
また分割されたマトリックス群３は、分割単位毎に一体となるように組み立てることができるため、着脱が容易でメンテナンス性に優れた構造になっていると共に、洗浄方向及び被処理水通過方向は、回転軸５と平行する下向き、または上向きとなっており、洗浄には水の噴流や気泡による洗浄手段を用いて実施している。
仕切板４は支持構造２ａ，２ｂと一体に形成されていて、マトリックス群３に働く磁気吸引力に対する補強部材としても機能しており、仕切板４の形状は板状となっていて、被処理水の通過方向に対して平行するよう配置されるため、被処理水の流路抵抗が小さくなって分離性能を低下させない構造になっている。
【００１７】
なお本実施の形態では、仕切板４を被処理水の通過方向と平行に配置する例について説明しているが、仕切板１を回転方向に若干傾けて配置することにより，分離対象物の洗浄回収効率をさらに向上させることができる。
また回転円盤形状磁気フィルタの回転軸５は、およそ１ｒｐｍの回転速度で回転するため、仕切板４の移動によって被処理水に若干の遠心力が発生するが、この遠心力は支持部材２ａの存在によって抑止されるので、分離性能に影響を及ぼすことはない。
【００１８】
さらに個々のマトリックス群３は支持構造物２ａ，２ｂに固定手段により固定支持されており、固定手段としてはボルト、ナットあるいはクランプによる挟み込みなどが使用されている。
また仕切板４の枚数は、２４枚に限定されることはなく、処理条件に応じて任意の枚数で製作してもよい。
【００１９】
一方図２は、空心ソレノイ形マグネット１７を鉛直に配置した磁気分離装置を示すもので、図１で説明した回転円盤形磁気フィルタ１のマトリックス群３を空心ソレノイド型マグネット１７の上方に設置して、電動機１９により中心軸５を回転することにより、被処理水の連続処理を可能にした構成となっており、回転円盤形磁気フィルタ１が真空断熱容器１８に格納された液体ヘリウム冷却式超電導マグネット１７ａの空心軸の上側延長上に配置されている。
回転円盤形磁気フィルタ１は、超電導マグネット１７ａの上下両側に各１個ずつ合計２個配置することも可能であるが、片側１個でも十分に機能するので、本実施の形態では片側のみ配置しており、片側とすることで構造は簡素化されている。
【００２０】
また超伝導マグネット１７ａの上側だけに配置すれば、超電導マグネット１７ａのマトリックス群３に対する磁気吸引力を超電導マグネット１７ａの自重とバランスさせて、真空断熱容器１８内に設けられている超電導マグネット１７ａの支持構造に加わる支持力を低減できるので、支持構造が簡素化され、イニシャルコストを低減することができる。
さらに図示していないが、超電導マグネット１７ａには電源と永久電流スイッチが接続されており、永久電流モードでの運転により、ランニングコストの低減も可能である。
【００２１】
前記磁気分離装置には、前処理で生成された磁性凝集体を含む被処理水２２が、超電導マグネット１７ａのボア内を通る通水管２４内に下側２１から流入して上向きに流れ、空心軸の上側延長上に配置された回転円盤形磁気フィルタ１に装着されたマトリックス群３を通過する際、被処理水２２中の磁性凝集体がマトリックス群３に吸着されて浄化され、浄化水は浄化水流出口２３から流出するようになっている。
この時、マトリックス群３に磁気吸引される磁性凝集体には、最も磁気力の強い超電導マグネット１７ａの中心部からの磁気吸引力、すなわち被処理の流れ方向に対する磁気ブレーキがはたらいて、マトリックス群３での磁気分離性が向上するため、その分被処理水の流速を速くすることができると共に、磁性凝集体を吸着したマトリックス群３が装着された回転円盤形磁気フィルタ１は、電源に接続された電動機１９の駆動力を受けて回転軸５を中心に回転し、通水管２４側で磁性凝集体を吸着したマトリックス群３は通水管２４側とは反対側の洗浄手段２０に移動する。
【００２２】
洗浄手段２０では、回転円盤形磁気フィルタ１の下側に配置された散気管３４から圧縮空気を噴出することにより、マトリックス群３に付着した磁性凝集体などの粒子群を剥離させるが、洗浄手段２０の磁場強度は真空断熱容器１８の外周に設けられた鉄シールド４４によって低減されているため、マトリックス群３に付着した磁性凝集体などの粒子群を容易に剥離することができる。
なお鉄シールド４４の代わりに、主コイルの外側に、主コイルと反対方向に巻いた副コイルを設けて磁気シールドするアクティブシールドを用いるようにしてもよい。
【００２３】
洗浄手段２０の散気管３４から噴出された空気は、空気溜め３０で一旦保持された後、空気抜き弁３３から大気に放出されるが、このとき空気溜め３０に気液界面ができるため、界面計３１と空気抜き用電磁弁３２などを設けて流動させることにより、界面を一定の高低差に維持しているが、空気溜め３０の高さを浄化水流出口２３よりも十分高くして大気へ放出すれば界面計３１、電磁弁３２、空気抜き弁３３がなくても支障はない。
空気溜め３０の下部には、洗浄時にマトリックス群３から剥離して浮遊する粒子群が空気溜め中に進入するのを防ぐために、多孔板２８が設けられており、洗浄部でマトリックス群３から剥離した粒子群は洗浄部下部の集泥容器２９で集泥された後、送泥管３７を通って濃縮槽３８に流下し、濃縮槽３８で沈降濃縮された汚泥４０は、汚泥引抜き口４１から引抜き排出される。
【００２４】
また濃縮槽３８の上部に設けられたオーバーフロー取出し口３９からは、粒子群が沈降分離された上澄水を取出すことができると共に、集泥容器２９から濃縮槽３８への流下量は、オーバーフロー調整弁４３の調整と汚泥引抜き口４１からの引抜き量の調整により調節が可能になっており、集泥容器２９の側壁の傾斜角度は、沈降する粒子の安息角よりも大きな角度をとってあるので、粒子群が堆積することはなく、濃縮槽３８の底部も濃縮粒子の安息角より大きな角度をとることにより、汚泥引抜き口４１から随時濃縮汚泥を取り出すことができる。
【００２５】
一方円盤形磁気フィルタ１は固定のフィルタケース４２の中に格納され、外部への水密は隔壁によって保たれているが、円盤型磁気フイルタは中心軸５を中心に変速可能な電動機１９の駆動力により連続または断続で回転できるようになっており、中心軸５がフィルタケース４３を貫通する部分は、図示しない軸封機構により水漏れのない構造になっている。
【００２６】
なお電動機１９を超電導マグネット１７から距離を離して設置し、例えばチェーンやベルトやシャフトなどを介して回転軸５を駆動するようにしてもよい。
また圧縮空気は散気量調整弁３６と逆止弁３５の設けられた送水管４６を介して散気管３４へ送られているため、洗浄部の水が一度に大量に空気圧縮機に逆流することはないが、長期使用している間に送気管４６に水が溜まった場合は、送水管に設けたドレン弁（図示せず）を開放して抜けばよい。
【００２７】
真空断熱容器１８には仕切弁２６を介して液体ヘリウムを注入するための注入口２７とヘリウムガスの安全弁２５が設けられており、超電導マグネット１７がクエンチした時などは、ヘリウムガスは安全弁２５に接続されている導管１３５を通って安全なところで放出されるようになっている。
なお散気量調整弁３６と逆止弁３５の配置順は、本実施の形態と逆でも支障はなく、また界面計３１と空気抜き用電磁弁３２は電源に接続されている。
【００２８】
以上説明したように本実施の形態になる磁気分離装置によれば、構造を簡素化されることでイニシャルコストを低減できるばかりでなく、洗浄剥離した磁性凝集体が濃縮により減容化されるので、後処理である磁性粉回収処理や汚泥脱水の負荷を大幅に低減でき、これによって後処理設備を小型化することもできるため、大変経済的である。
【００２９】
一方図３は図２に示す磁気分離装置を使用した浄水装置の実施の形態を示すもので、次にこれを説明する。
この浄水装置は、大きく分けると取水手段Ａ、送水手段Ｂ、添加剤注入手段Ｃ、フロック形成手段Ｄ、磁気分離手段Ｅ、浄化水放流手段Ｆ、磁性粉回収再利用手段Ｇ、汚泥脱水手段Ｈで構成されている。
アオコなどの汚濁物を含んだ原水は取水手段Ａにより湖沼などから取水され、送水手段Ｂにより磁気分離手段Ｅに送られるが、磁気分離手段Ｅまでの送水経路では、添加剤注入手段Ｃにより磁性凝集体の生成に必要な添加剤が注入され、フロック形成手段Ｄでは磁性粉と汚泥物との集合体である磁性凝集体が生成される。
そして磁気分離手段Ｅでは磁性凝集体を含んだ被処理水から磁性凝集体が分離、濃縮され、浄化水は浄化水放流手段Ｆにより放流または希釈水として再利用されると共に、濃縮された磁性凝集体は磁性粉回収再利用手段Ｇで磁性粉と汚濁物との汚泥とに分離されて磁性粉は再利用され、汚泥は汚泥脱水手段Ｈで脱水されて脱水汚泥となる。
【００３０】
取水手段はスクリーン４６、取水槽４７、水中ポンプよりなる取水ポンプ４８などで構成され、汚濁物が含まれた原水４５は、スクリーン４６を通過して取水槽４７に流下し、取水槽４７中に設置された水中ポンプよりなる取水ポンプ４８によって取水されて、原水タンク５０に送られる。
スクリーン４６では原水中に浮遊する粗大なゴミなどが予め除去され、除去されたゴミなどは廃棄処分されると共に、取水槽４７及び原水タンク５０にそれぞれ設けられた水位計に連動して制御される。
４９は送水管であり、取水ポンプ４８の吐出口から原水タンク５０に接続され、その間には仕切弁と逆止弁が接続されており、本取水手段Ａにフロートなどの浮上手段や錨などの係留手段を組み合わせることにより、湖沼などの沖合いから原水を取水することができるようになっている。
【００３１】
送水手段Ｂは原水タンク５０、原水撹拌機５１、送水ポンプ５２、送水管１３などで構成され、原水タンク５０には取水手段Ａで取水された原水と、図２で説明した濃縮槽３８の上澄水と汚泥脱水手段Ｈの分離水などの被処理水が流入し、原水撹拌機５１により汚濁物濃度の均一化及び汚濁物の沈積防止が図らていれる。
被処理水は、原水タンク５０に導管で接続された送水ポンプ５２によって原水タンク５０から引抜かれ、送水ポンプ５２の吐出口に接続された送水管１３を通って添加剤注入手段、フロック形成手段Ｄを経て磁気分離手段Ｅに送られるようになっており、送水管１３には、流量調整弁５５、逆止弁５６、流量計１３ａ、濁度計１３ｂ、圧力計５７が接続されている。
【００３２】
また送水管１３は途中で分岐して被処理水の一部を原水タンク５０に返水することにより、送水量の調整や原水タンク５０内の撹拌を行うこともできるようになっており、調整弁５４で調整された被処理水は、返水管５３を通って原水タンク５０に返水される。
返水管５３の途中には、逆止弁が設けられて逆流が防止されており、送水ポンプ５２は原水タンク５０に設けられた水位計に連動されていて、原水タンク５０の水位が異常に低下した際には、送水を停止して送水ポンプ５２の故障などの事故を未然に防止するようになっている。
【００３３】
添加物注入手段Ｃは、磁性粉注入手段Ｃ１と，無機凝集剤注入手段Ｃ２と，ｐＨ調整剤注入手段Ｃ３と，高分子凝集剤注入手段Ｃ４で構成されている。
本実施の形態の磁性粉注入手段Ｃ１は、図３に示すように磁性粉ホッパ６５、磁性粉フィーダ６２、希釈水注水管６１、磁性粉スラリー撹拌機５８が備えられており、磁性粉は磁性粉ホッパ６５に貯蔵されていて、磁性粉ホッパ６５から磁性粉ホッパ６５の下部に設けられた磁性粉フィーダ６２によって磁性粉希釈タンク１０に投入されるようになっている。
希釈水は浄化水タンク９５から浄化水ポンプ９６により希釈水注入管６１を通って磁性粉希釈タンク１０に注入され、磁性粉希釈タンク１０に設けられた磁性粉スラリー撹拌機５８によって磁性粉と混合されることで磁性粉スラリーが補充されると共に、磁性粉ホッパ６５には磁性粉投入口６４と回収磁性粉投入手段１３４が接続されていて、磁性粉が補充できるようになっている。
【００３４】
磁性粉フィーダ６２は、磁性粉希釈タンク１０に設けられた水位計及び投入量積算計６３に連動されていて、磁性粉希釈タンク１０の液面水位が所定の位置まで低下すると運転が開始され、投入量積算計６３で所定量が積算されると運転が停止されるようになっており、希釈水注入管６１には積算流量計５９と電磁弁６０が接続されていると共に、電磁弁６０は磁性粉希釈タンク１０の水位計と積算流量計５９に連動されていて、磁性粉希釈タンク１０の液面水位が所定の位置まで低下すると開いて注水が開始され、積算流量計５９で所定の流量が積算されると閉じて注水が停止されるようになっている。
【００３５】
また磁性粉スラリー注入ポンプ９は磁性粉希釈タンク１０の水位計に連動され、磁性粉希釈タンク１０の液面水位が異常低下した際は停止して、磁性粉スラリー注入ポンプ９の故障などの事故が未然に防止されるようになっている。
磁性粉ホッパ６５には図示していないがアーチブレーカが設けられていて、乾燥空気が送られており、磁性粉フィーダ６２にはスクリューフィーダやテーブルフィーダが用いられている。
【００３６】
無機凝集剤注入手段Ｃ２は、無機凝集剤貯留タンク６６に貯留された無機凝集剤を無機凝集剤注入ポンプ６７及び無機凝集剤注入管７０により送水管１３に注入するものであって、無機凝集剤貯留タンク６６には無機凝集剤撹拌機６８が設けられており、無機凝集剤貯留タンク６６内の無機凝集剤濃度の均一化や沈積防止が図られている。
無機凝集剤注入ポンプ６７は容積式定量ポンプであって、無機凝集剤貯留タンク６６に設けられた水位計に連動され、無機凝集剤貯留タンク６６の液面水位が異常低下した際は、送水を停止して無機凝集剤注入ポンプ６７が故障するなどの事故を未然に防止するようになっている。
【００３７】
また前記磁性粉注入量制御手段に無機凝集剤注入量調節機能を付加して、無機凝集剤注入ポンプ６７に接続することにより、被処理水の汚濁物量に合わせて無機凝集剤注入量を制御することも可能となっており、無機凝集剤には硫酸バン土や鉄系の無機凝集剤が用いられていて、補充口６９から無機凝集剤貯留タンク６６に補充できるようになっており、無機凝集剤注入管７０は逆止弁を介して送水管１３に接続されている。
【００３８】
ｐＨ調整剤注入手段Ｃ３は、ｐＨ調整剤貯留タンク７１に貯留されたｐＨ調整剤をｐＨ調整剤注入ポンプ７２、ｐＨ調整剤注入管７５で送水管１３に注水して、被処理水のｐＨを凝集に適した値に調整する手段であり、ｐＨ調整剤貯留タンク７１にはｐＨ調整剤撹拌機７３が設けられ、ｐＨ調整剤貯留タンク７１内のｐＨ調整剤濃度の均一化と沈積防止が図られている。
ｐＨ調整剤注入ポンプ７２は容積式定量ポンプであり、ｐＨ調整剤貯留タンク７１に設けられた水位計に連動されていて、ｐＨ調整剤貯留タンク７１の液面水位が異常低下した際には停止して、ｐＨ調整剤注入ポンプ６７が故障するなどの事故を未然に防止できるようになっている。
【００３９】
またｐＨ計とｐＨ調節計を用いてｐＨ調整剤注入ポンプの吐出量を制御することにより、被処理水ｐＨ制御も可能となっており、ｐＨ調整剤には水酸化ナトリウム溶液や水酸化カルシウム溶液が用いられていて、補充口７４からｐＨ調整剤貯留タンク７１に補充されると共に、ｐＨ調整剤注入管７５は逆止弁を介して送水管１３に接続されている。
【００４０】
高分子凝集剤注入手段Ｃ４は、高分子凝集剤ホッパ８３、投入量積算計８５、高分子凝集剤フィーダ８６、高分子凝集剤溶解タンク７６ａ，７６ｂ、高分子凝集剤撹拌機７７ａ，７７ｂ、高分子凝集剤注入ポンプ８７，８８などで構成されていて、高分子凝集剤は高分子凝集剤ホッパ８３に貯蔵されており，高分子凝集剤ホッパ８３から高分子凝集剤ホッパ８３の下部に設けられた高分子凝集剤フィーダ８６により高分子凝集剤溶解タンク７６ａまたは７６ｂに投入されると共に、希釈水は浄化水タンク９５から浄化水ポンプ９６により希釈水注入管７９ａまたは７９ｂを通って高分子凝集剤溶解タンク７６ａまたは７６ｂに注入されるようになっている。
【００４１】
高分子凝集剤溶解タンク７６ａまたは７６ｂでは、高分子凝集剤撹拌機７７ａまたは７７ｂによって希釈水に高分子凝集剤が溶解されるが、高分子凝集剤の溶解には１時間程度の時間を要するため，高分子凝集剤溶解タンク７６ａ，７６ｂでは溶解と貯留が交互に行われると共に、タンクの容量はそれぞれ１時間使用容量以上に設定されており、貯留されている側の高分子凝集剤溶解タンクから高分子凝集剤注入ポンプ８７，８８と、高分子凝集剤注入管８０，９０によって送水管１３または汚泥脱水手段に注入されるようになっている。
【００４２】
高分子凝集剤ホッパ８３には、高分子凝集剤入口８４から高分子凝集剤が補充され、高分子凝集剤フィーダ８６は高分子凝集剤溶解タンク７６ａまたは７６ｂに設けられた水位計と投入量積算計８５に連動されていて，高分子凝集剤溶解タンク７６ａまたは７６ｂの液面水位が所定の位置まで低下すると投入が開始され，投入量積算計８５で所定量が生産されると投入が停止されるようになっており、高分子凝集剤フィーダ８６には投入先を切替えられる機構が設けられていて、投入先を高分子凝集剤溶解タンク７６ａまたは７６ｂに切替えられるようになっている。
【００４３】
高分子凝集剤ホッパ８３には、図示していないがアーチブレーカが設けられていて、乾燥空気が送られていると共に、高分子凝集剤ホッパ８３にはスクリューフィーダやテーブルフィーダが用いられている。
希釈水注入管７９には、積算流量計８１と電磁弁８２が接続されており、電磁弁８２は高分子凝集剤溶解タンク７６ａまたは７６ｂの水位計と積算流量計８１に連動されていて、高分子凝集剤溶解タンク７６ａまたは７６ｂの液面水位が所定の位置まで低下すると開いて注水が開始され、積算流量計８１で所定の流量が積算されると閉じて注入が停止されるようになっている。
【００４４】
さらに希釈水注入管７９は、希釈水注入管７９ａと希釈水注入管７９ｂに分岐されていて、高分子凝集剤溶解タンク７６ａまたは７６ｂの水位計に連動して開閉する電磁弁８０ａまたは８０ｂを介して高分子凝集剤溶解タンク７６ａまたは７６ｂに接続され、電磁弁８０ａまたは８０ｂは液面水位が所定の低水位位置まで低下したとき開いて希釈水が注入され、所定の高水位位置まで上昇したとき閉じて希釈水の注入が停止されるようになっている。
高分子凝集剤注入ポンプ８７，８８は容積式の定量ポンプであり、高分子凝集剤溶解タンク７６ａまたは７６ｂの水位計に連動されていて、高分子凝集剤溶解タンク７６ａまたは７６ｂの液面水位が異常低下した際には停止して、高分子凝集剤注入ポンプ８７，８８が故障するなどの事故を未然に防止できるようになっている。
【００４５】
高分子凝集剤注入ポンプ８７，８８のそれぞれの吸入口は、高分子凝集剤溶解タンク７６ａ，７６ｂに並列に接続されており、弁７８ａと７８ｂを切替えることにより、貯蔵が行われている高分子凝集剤溶解タンク７６ａ，７６ｂを選択して高分子凝集剤を引抜くことができるようになっていると共に、弁７８ａ，７８ｂには電磁弁や電動弁などが用いられていて、高分子凝集剤溶解タンク７６ａ，７６ｂの水位計と連動させることにより開閉制御が可能となっており、高分子凝集剤注入管８９，９０の管路の途中には逆止弁が接続されて逆流が防止されている。
【００４６】
フロック形成手段Ｄは、送水管１３が接続された急速撹拌機９１と緩速撹拌機９２により構成されていて、急速撹拌機９１と緩速撹拌機９２に接続されている導管には高分子凝集剤注入管８９が接続されて高分子凝集剤が注入されると共に、添加剤注入手段Ｃで添加剤が注入された被処理水は、送水管１３を通って急速撹拌機９２に送られ、添加剤と汚濁物が被処理水中に均一に分散されてマイクロフロックが生成された後、被処理水に高分子凝集剤が注入されて緩速撹拌機９２によって磁性凝集体が形成される。
【００４７】
なお急速撹拌機９１には可動部がないスタティックミキサーが用いられ、緩速撹拌機９２には所定容量の密閉撹拌槽と撹拌機が用いられるが、双方にスタティクミキサーを使用したり、管路式撹拌装置を用いることも可能である。
磁気分離手段Ｅは図２で説明した磁気分離装置が使用されており、磁性凝集体を含む被処理水は緩速撹拌機９２から磁気分離部の通水管２４に接続された導管９３によって磁気分離装置に送られて磁性凝集体が磁気分離された後、浄化水は導管９４を通って浄化水タンク９５に送られるようになっている。
磁気分離装置で使用される洗浄用空気は、空気圧縮機１０１から送気管１０５を通って散気管３４に送られるようになっており、送気管１０５には安全弁１０２、圧力計１０３，１０８、オイルセパレータ１０４、逆止弁、空気流量計１０７、調整弁３６が設けられている。
【００４８】
また送気管１０５内に水が進入した場合、送気管１０５の管路で最も低くなった位置に設けられたドレン弁１０６を開くことにより、水抜きすることができるようになっており、磁気分離装置の濃縮槽３８から取出される上澄水は、濃縮槽３８の上澄水取出口３９から分離水タンク１２８に接続された導管１３３によって分離水タンク１２８に送られ、導管１３３の上澄水取出口側には１０９と調整弁４３が設けられて、上澄水取出量を調整することができるようになっている。
濃縮槽３８で濃縮されて減容した汚泥は磁性粉回収再利用手段に送られ、磁気分離装置の真空断熱容器１８の安全弁２５からのヘリウムガスは安全弁に接続された導管１３５を通って安全な放出口１３８から大気に放出される。
【００４９】
浄化水放流手段Ｆは、磁気分離手段で得られた浄化水を湖沼などに放流したり、磁性粉や凝集剤の希釈水として利用するための手段であり、浄化水の一部が希釈水として利用されるため、一旦浄化水タンク９５に貯留されて浄化水ポンプ９６と放流管１００によって放流されるようになっている。
放流管１００は管路の途中で希釈水送水管１３６に分岐されて、浄化水の一部が添加剤注入手段の希釈水として利用され、浄化運転開始前など浄化水タンク９５が空であったり、水量が少ない場合は、浄化水タンク９５に水道水を必要量補充しておくことにより、運転開始時の希釈水が確保できるようになっている。
水道は水道水接続口１３７に接続され、弁を介して浄化水タンク９５に注入されており、放流管１００、希釈水移送管１３６にはそれぞれ調整弁９９，９８が接続されていて、放流管１００から希釈水移送管１３６への浄化水分配圧力を調整することができと共に、逆止弁により逆流防止が図られている。
【００５０】
また浄化水ポンプ９６と希釈水移送管１３６の分岐点の間の管路には圧力計９７が設けられていて、放流圧力を監視することができるようになっており、浄化水ポンプ９６は浄化水タンク９５に設けられた水位計に連動されていて、浄化水タンク９５の液面水位が異常低下した際は停止されることにより、浄化水ポンプ９６が故障するなどの事故を未然に防止するようになっている。
【００５１】
なお浄化水放流先が浄化水タンク９５よりも低かったりして、放流に浄化水ポンプ９６が必要ない場合は、浄化水ポンプ９５は希釈水送水用のみに用いて，放流は浄化水タンク９５からのオーバーフローを導管により放流先に流下させれば、浄化水ポンプ９６を小型化することができ、希釈水送水用にも浄化水ポンプ９６が必要ない場合、浄化水ポンプ９６は不必要となるため、装置を簡素化することができる。
【００５２】
磁性粉回収再利用手段Ｇでは、磁気分離手段の濃縮槽下部から引抜かれた磁性凝集体の汚泥が磨砕機１１０で磨砕されて汚濁物と磁性粉に純度よく分解された後、汚泥ポンプ１１３、汚泥移送管１１４によって磁選機１１５に送られ、磁選機１１５を通過した汚泥は導管１１６を流下して汚泥タンク１１７に入り、磁選機１１５で回収された磁性粉は回収磁性粉投入手段１３４を通って磁性粉ホッパ６５に補充されて再利用される。
磨砕機１１０にはホモミクサが用いられ，入口と出口をバイパスする導管１１１と、その管路中の弁１１２により汚泥の一部を連続循環させることができるので、分解純度を高めることができる。
なお本実施の形態では磨砕機１１０の後段に汚泥ポンプ１１３を設置しているが、汚泥ポンプ１１３の後段に磨砕機１１０を設置しても何等差し支えない。
【００５３】
濃縮槽３８から磨砕機１１０、汚泥ポンプ１１３を経て磁選機１１５に送られる汚泥量は、汚泥移送管１１４に設けられた弁によって調整されると共に、磁選機１１５や永久磁石が埋め込まれた電動機駆動の回転円板１１５ａと、磨砕汚泥が入る分離槽１１５ｂ、回転円板１１５ａの永久磁石に吸着された磁性粉を掻き取るクレーパ１１５ｃを備えていて、回転円板１１５ａの一部分が分離層の汚泥に浸されて回転し、分離槽１１５ｂに入った汚泥が反対側の溢流側に向かって流れて溢流するまでの間に回転円板１１５ａの永久磁石で磁性粉が吸着され、吸着された磁性粉は回転円板１１５ａの回転とともに空気中に移動した後スクレーパ１１５ｃで掻き取られて、回収される。
【００５４】
また回転円板１１５ａの外周と分離層の内壁には撹拌翼が設けられており、回転円板１１５ａが回転することで分離槽１１５ｂ内の汚泥が撹拌されて磁性粉の沈積が防止されており、回収磁性粉投入手段１３４には、例えばスクリューフィーダやベルトコンベアなどｇａ用いられているが、磁選機１１５を磁性粉ホッパ６５の磁性粉投入口の真上に配置して、回収された磁性粉が重力落下で磁性粉ホッパ６５に投入されるようにすれば、回収磁性粉投入手段１３４は不必要になるため、装置をさらに簡素化することができると共に、磁選機１１５を磁性粉希釈タンク１０の真上に配置して、回収された磁性粉が重力落下で磁性粉希釈タンク１０に投入されるようにしても、回収磁性粉投入手段１３４を省略することができるため、これによっても装置を簡素化することができる。
【００５５】
汚泥脱水手段Ｈは汚泥脱水機１２２によって汚泥を脱水することにより、汚泥の減容化と汚泥の運搬を容易にするための手段で，汚泥は汚泥タンク１１７から汚泥供給ポンプ１１８、供給管１２１により汚泥脱水機１２２に供給されると共に、汚泥脱水機１２２には、添加剤注入手段からの高分子凝集剤注入管９０が接続されて高分子凝集剤が注入されており、脱水汚泥は汚泥排出口からシュータ１２４に落とされて汚泥フィーダ１２５により汚泥回収器１２６に移送され，分離水は導管１２３を通って分離水排出口から分離水タンク１２８に流下して、磁気分離手段の濃縮槽の上澄水とともに分離水ポンプ１２９、導管１３２によって原水タンク５０に送られるようになっている。
【００５６】
汚泥供給ポンプ１１８はフリクトスイッチ付きの水中スラリーポンプで、汚泥タンク１１７の汚泥液面が異常低下した際には停止して、汚泥供給ポンプ１１８が故障するなどの事故を未然に防止していると共に、分離水ポンプ１２９はフリクトスイッチ付きの水中ポンプで、分離水タンク１２８の水位が異常低下した際は停止して、浄化水ポンプ９６が故障するなどの事故を未然に防止するようになっている。
供給管１２１の管路の途中には、スラリー流量計１２０と流量調整弁１１９が設けられており、導管１３２の管路の途中には流量計１３１、弁１３０、逆止弁が接続されていると共に、汚泥回収容器１２６に貯まった脱水汚泥１２７は、例えば廃棄物処理場などへ運搬されて処分されたり、リサイクルに充てられたりする。
【００５７】
その他、本実施の形態で用いられるタンクには、全てレベルゲージ、オーバーフロー管、ドレン管が設けられており、オーバーフロー及びドレンは全て排水溝に集められて、例えば下水に排水されるようになっており、タンク類に鉄筋コンクリート製の槽を用いることも可能である。
【００５８】
また図３に示す構成図では制御盤が省略されているが、浄水装置を構成している機器や装置は全て制御盤から電源の供給を受け，運転操作やシーケンス制御が行われており、磁性粉注入量制御と磁気分離装置の構造簡素化、及び磁性粉の回収再利用により，運転員の運転操作が簡素化された低コストの磁気分離装置を提供することができ、湖沼、河川、池沼、海水の藻類などの浄化だけでなく、下水、産業排水処理などの重金属除去にも適用することができる。
【００５９】
さらに図３に示す実施の形態では、磁性粉を回収再利用してランニングコストの低減を図る場合について説明したが、磁性粉回収再利用手段を持たない変形例を次に説明する。
図３に示す実施の形態のように磁性粉回収再利用手段Ｇを持つ場合、磁気分離装置の発生磁場強度やマトリックス群の構造、処理流速を変えることで磁気分離装置の除去率を９０％以上に維持しつつ、磁性粉の注入量を原水処理量に対して２０ｍｇ／Ｌ以下にすることができるが、ランニングコストよりも磁性粉回収再利用手段のイニシャルコストが高くなる場合は、磁性粉回収再利用手段Ｇを備えない方が合理的であり、小容量の磁気分離装置で磁性粉使用量が少ない場合も同様である。
【００６０】
磁性粉回収再利用手段を備えない場合、磨砕機１１０、導管１１１、弁１１２、汚泥移送管１１４、磁選機１１５、導管１１６、汚泥タンク１１７、汚泥供給ポンプ１１８、流量調整弁１１９、スラリー流量計１２０、供給管１２１、回収磁性粉投入手段１３４を省略することができ、磁気分離手段の濃縮槽３８下部から引抜かれた磁性凝集体の汚泥は、汚泥ポンプ１１３によって汚泥脱水機１２２に送られて脱水処理された後、汚泥回収容器１２６に送られ、汚泥回収容器１２６に貯まった脱水汚泥１２７は、例えば廃棄物処理場など運搬されて処理されたり、リサイクルに充てられたりする。
【００６１】
また汚泥は濃縮槽３８下部から汚泥ポンプ１１３を経て汚泥脱水機１２２まで接続された汚泥移送管を通って移送されるが、本実施の形態によれば磁性粉回収再利用手段を備えないことでシステムが簡素化され、イニシャルコストを安くすることができる上、低コストの磁気分離装置を提供することが可能となる。
【００６２】
なお前記実施の形態では、回転円盤形磁気フイルタ１を、回転軸を中心に放射方向に配設された複数の仕切板４と、円周方向に複数分割され、かつ前記仕切板４の間に着脱自在に収容された網目構造磁性体よりなるマトリックス群３より構成したが、円筒状の仕切板４を円周方向に設けて、放射方向に配設された仕切板４の間をさらに細かく分割し、これら仕切板４間に網目構造磁性体よりなるマトリックス群３を収容してもよく、網目構造磁性体よりなるマトリックス群３を筒状に形成して、各仕切板４の間に上方より挿入するようにしてもよい。
【００６３】
【発明の効果】
本発明は以上詳述したように、回転円盤形磁気フイルタを、回転軸を中心に放射方向に配設された複数の仕切板と、円周方向に複数分割され、かつ前記仕切板の間に着脱自在に収容された網目構造磁性体よりなるマトリックス群より構成したもので、回転円盤形磁気フイルタに設けられた仕切板は、被処理水の通過方向と平行しているため、回転円盤形磁気フイルタ内を通過する被処理水の流路抵抗が減少し、これによって回転円盤形磁気フイルタの分離性能が格段に向上すると共に，マトリックス群に吸着された磁性凝集体を洗浄する洗浄手段の洗浄水が仕切板により整流されて、マトリックス群の横方向へ逃げることがないので洗浄効率が向上するため、小さな洗浄エネルギーにより磁性凝集体の洗浄が可能となり、洗浄に使用する洗浄水の大幅な削減が図れるようになるようになる。
【００６４】
また円周方向に複数分割されたマトリックス群の単体は軽量となるため、交換などの作業が容易となり、これによってメンテナンス性が向上すると共に，マトリックス群の一部が使用不能になっても、その部分を交換すればよいので、フイルタ全体を交換する場合にくらべて大変経済的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態になる磁気分離装置に使用する回転円盤形磁気フィルタの一部切欠斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態になる磁気分離装置の縦断面図である。
【図３】本発明の実施の形態になる磁気分離装置を使用した浄水装置の構成図である。
【符号の説明】
１ 回転円盤形磁気フィルタ
２ａ 支持構造物
２ｂ 支持構造物
３ マトリックス群
４ 仕切板
５ 回転軸
１７ 空心ソレノイド形マグネット
１７ａ 超電導マグネット
１９ 電動機
２４ 通水管
３０ 洗浄手段
Ａ 取水手段
Ｂ 送水手段
Ｃ 添加剤注入手段
Ｄ フロック形成手段
Ｅ 磁気分離手段
Ｆ 浄化水放流手段
Ｇ 磁性粉回収再利用手段
Ｈ 汚泥脱水手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気分離により汚濁物と磁性粉とが凝集された磁性凝集体を含む被処理水を浄化する磁気分離装置及び磁気分離を使用した浄水装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、流体中に混在する汚濁物質を浄化する技術に磁気分離技術があり、この種の磁気分離技術を応用して、海、河川、貯水池等の被処理水を連続的に浄化する装置として、例えば特開昭５９−３７１号公報に記載されている高勾配磁気フィルタを用いた磁気分離装置が公知である。
【０００３】
この磁気分離装置では、水処理する原水を磁気分離工程へ送水する前処理工程として、原水取水後に例えば四三酸化鉄等の磁性粉と凝集剤の硫酸バン土やポリ塩化アルミニウムを加えて撹拌することにより、原水中の固形浮遊物や藻類、菌類、微生物を、凝集剤によって磁性粉と結合させ、コロイド状の多数の磁性を持った磁性凝集体、即ち磁性物質とした後、これらの磁性物質を磁気分離部を通過させる際に、磁気分離部に吸引させて原水中から分離している。
【０００４】
また回転移動する円盤形状のマトリックス群を備えた磁気分離装置として、例えば特開平１０−１１８４２４号公報に記載されたものがある。
前記公報の磁気分離装置は、円盤形のマトリックス群を連続的あるいは断続的に回転移動させることにより、被処理水を停止させることなく、吸着、逆洗浄の連続運転を可能にするもので、強磁場空間外に出た吸着マトリックスを逆洗浄水及び洗浄用空気を注入して一気に吸着マトリックスの洗浄を行うと共に、空芯電磁石に超電導コイルを用いることにより、高速浄化が行えるように構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一方円盤形マトリックス群を回転移動させて高勾配磁気分離を連続的に行う場合、高い分離性能を維持するためには、マトリックス群に吸着された分離対象物の洗浄を効率よくかつ確実に行う必要があるが、前記特開昭５９−３７１号公報に記載された高勾配磁気フィルタを用いた磁気分離装置では、分離速度の高速化を図るためマトリックス群の充填率を高くすると、洗浄の効率が低下してしまうなど問題がある。
【０００６】
また磁性体であるマトリックス群自体が磁気吸引力を受けるため、堅牢な支持構造物に支持させて、マトリックス群を回転移動できる構造とする必要があるが、前記特開平１０−１１８４２４号公報に記載された円盤形のマトリックス群を備えた磁気分離装置により水の高速浄化を実施しようとした場合、堅牢な支持構造物を得るために補強部材を多用する必要があり、その結果補強部材により被処理水の流路抵抗が増大して分離性能が低下するなどの問題がある。
【０００７】
本発明かかる従来の問題点を改善するためになされたもので、分離速度を高速化する際の洗浄効率の低下や、マトリックス群支持構造物の補強部材による分離性能の低下などを解消した磁気分離装置及び磁気分離装置を使用した浄水装置を提供して、分離速度の高速化と分離性能の向上を図ることを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明の磁気分離装置は、汚濁物と磁性粉とが凝集された磁性凝集体を含んだ被処理水を下方より導水する通水管の外周側面に、空心ソレノイド形マグネットを設け、前記空心ソレノイド形マグネットの上方に、前記被処理水中の磁性凝集体を吸着する回転円盤形磁気フイルタを設置すると共に，前記回転円盤形磁気フイルタの近傍に、前記回転円盤形磁気フイルタに吸着された磁性凝集体を洗浄する洗浄手段を設けた磁気分離装置であって、前記回転円盤形磁気フイルタを、回転軸を中心に放射方向に配設された複数の仕切板と、円周方向に複数分割され、かつ前記仕切板の間に着脱自在に収容された網目構造磁性体よりなるマトリックス群より構成したものである。
【００１０】
前記目的を達成するため本発明の磁気分離装置は、マトリックス群を支持する支持構造物の補強部材として前記仕切板を利用したものである。
【００１１】
前記目的を達成するため本発明の浄水装置は、汚濁物を含んだ原水を取水する取水手段と、前記取水手段が取水した原水に凝集剤を注入する添加剤注入手段と、前記凝集剤の注入により汚濁物と磁性粉とが凝集された磁性凝集体を形成するフロック形成手段と、前記磁性凝集体を含んだ原水から前記磁性凝集体を分離、濃縮する磁気分離手段と、前記磁性凝集体が除かれた原水を浄化水として放流する浄化水放流手段と、前記濃縮された磁性凝縮体を磁性粉と汚濁物の汚泥とに分離し、磁性粉を回収する磁性粉回収再利用手段とを具備した浄水装置であって、前記磁気分離手段を、前記請求項１または２に記載の磁気分離装置により構成したものである。
【００１２】
前記構成により、回転円盤形磁気フイルタに設けられた仕切板は、被処理水の通過方向と平行しているため、回転円盤形磁気フイルタ内を通過する被処理水の流路抵抗が減少し、これによって回転円盤形磁気フイルタの分離性能が格段に向上すると共に，マトリックス群に吸着された磁性凝集体を洗浄する洗浄手段の洗浄水が仕切板により整流されて、マトリックス群の横方向へ逃げることがないので洗浄効率が向上するため、小さな洗浄エネルギーにより磁性凝集体の洗浄が可能となり、洗浄に使用する洗浄水の大幅な削減が図れるようになるようになる。
【００１３】
また円周方向に複数分割されたマトリックス群の単体は軽量となるため、交換などの作業が容易となり、これによってメンテナンス性が向上すると共に，マトリックス群の一部が使用不能になっても、その部分を交換すればよいので、フイルタ全体を交換する場合にくらべて大変経済的である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１、図２、図３にに示す図面を参照して詳述する。
図１は仕切板により周方向に分割される回転円盤形磁気フィルタの一部切欠斜視図、図２は図１に回転円盤形磁気フィルタを使用した磁気分離装置を示す縦断面図、図３は図２に示す磁気分離装置を使用した浄水装置の構成図である。
【００１５】
図１に示す回転円盤形磁気フィルタ１は、網目構造磁性体のマトリックス群３と、マトリックス群３を支持する支持構造物２ａ，２ｂと、仕切板４及び回転軸５で構成されている。
回転円盤形磁気フィルタ１の支持構造物２ａ，２ｂ間は、例えば２４枚の仕切板４によって周方向に複数分割されていて、これら仕切板４の間に網目構造磁性体よりなるマトリックス群３が着脱自在に収容されており、マトリックス群３が仕切板１で分割されることにより、洗浄手段によりマトリックス群３に与えられる洗浄エネルギーは洗浄方向以外への分散が仕切板４により抑制されるため、その分洗浄エネルギーが有効に働く上、洗浄水が整流されるため、洗浄効率が向上する。
【００１６】
また分割されたマトリックス群３は、分割単位毎に一体となるように組み立てることができるため、着脱が容易でメンテナンス性に優れた構造になっていると共に、洗浄方向及び被処理水通過方向は、回転軸５と平行する下向き、または上向きとなっており、洗浄には水の噴流や気泡による洗浄手段を用いて実施している。
仕切板４は支持構造２ａ，２ｂと一体に形成されていて、マトリックス群３に働く磁気吸引力に対する補強部材としても機能しており、仕切板４の形状は板状となっていて、被処理水の通過方向に対して平行するよう配置されるため、被処理水の流路抵抗が小さくなって分離性能を低下させない構造になっている。
【００１７】
なお本実施の形態では、仕切板４を被処理水の通過方向と平行に配置する例について説明しているが、仕切板１を回転方向に若干傾けて配置することにより，分離対象物の洗浄回収効率をさらに向上させることができる。
また回転円盤形状磁気フィルタの回転軸５は、およそ１ｒｐｍの回転速度で回転するため、仕切板４の移動によって被処理水に若干の遠心力が発生するが、この遠心力は支持部材２ａの存在によって抑止されるので、分離性能に影響を及ぼすことはない。
【００１８】
さらに個々のマトリックス群３は支持構造物２ａ，２ｂに固定手段により固定支持されており、固定手段としてはボルト、ナットあるいはクランプによる挟み込みなどが使用されている。
また仕切板４の枚数は、２４枚に限定されることはなく、処理条件に応じて任意の枚数で製作してもよい。
【００１９】
一方図２は、空心ソレノイ形マグネット１７を鉛直に配置した磁気分離装置を示すもので、図１で説明した回転円盤形磁気フィルタ１のマトリックス群３を空心ソレノイド型マグネット１７の上方に設置して、電動機１９により中心軸５を回転することにより、被処理水の連続処理を可能にした構成となっており、回転円盤形磁気フィルタ１が真空断熱容器１８に格納された液体ヘリウム冷却式超電導マグネット１７ａの空心軸の上側延長上に配置されている。
回転円盤形磁気フィルタ１は、超電導マグネット１７ａの上下両側に各１個ずつ合計２個配置することも可能であるが、片側１個でも十分に機能するので、本実施の形態では片側のみ配置しており、片側とすることで構造は簡素化されている。
【００２０】
また超伝導マグネット１７ａの上側だけに配置すれば、超電導マグネット１７ａのマトリックス群３に対する磁気吸引力を超電導マグネット１７ａの自重とバランスさせて、真空断熱容器１８内に設けられている超電導マグネット１７ａの支持構造に加わる支持力を低減できるので、支持構造が簡素化され、イニシャルコストを低減することができる。
さらに図示していないが、超電導マグネット１７ａには電源と永久電流スイッチが接続されており、永久電流モードでの運転により、ランニングコストの低減も可能である。
【００２１】
前記磁気分離装置には、前処理で生成された磁性凝集体を含む被処理水２２が、超電導マグネット１７ａのボア内を通る通水管２４内に下側２１から流入して上向きに流れ、空心軸の上側延長上に配置された回転円盤形磁気フィルタ１に装着されたマトリックス群３を通過する際、被処理水２２中の磁性凝集体がマトリックス群３に吸着されて浄化され、浄化水は浄化水流出口２３から流出するようになっている。
この時、マトリックス群３に磁気吸引される磁性凝集体には、最も磁気力の強い超電導マグネット１７ａの中心部からの磁気吸引力、すなわち被処理の流れ方向に対する磁気ブレーキがはたらいて、マトリックス群３での磁気分離性が向上するため、その分被処理水の流速を速くすることができると共に、磁性凝集体を吸着したマトリックス群３が装着された回転円盤形磁気フィルタ１は、電源に接続された電動機１９の駆動力を受けて回転軸５を中心に回転し、通水管２４側で磁性凝集体を吸着したマトリックス群３は通水管２４側とは反対側の洗浄手段２０に移動する。
【００２２】
洗浄手段２０では、回転円盤形磁気フィルタ１の下側に配置された散気管３４から圧縮空気を噴出することにより、マトリックス群３に付着した磁性凝集体などの粒子群を剥離させるが、洗浄手段２０の磁場強度は真空断熱容器１８の外周に設けられた鉄シールド４４によって低減されているため、マトリックス群３に付着した磁性凝集体などの粒子群を容易に剥離することができる。
なお鉄シールド４４の代わりに、主コイルの外側に、主コイルと反対方向に巻いた副コイルを設けて磁気シールドするアクティブシールドを用いるようにしてもよい。
【００２３】
洗浄手段２０の散気管３４から噴出された空気は、空気溜め３０で一旦保持された後、空気抜き弁３３から大気に放出されるが、このとき空気溜め３０に気液界面ができるため、界面計３１と空気抜き用電磁弁３２などを設けて流動させることにより、界面を一定の高低差に維持しているが、空気溜め３０の高さを浄化水流出口２３よりも十分高くして大気へ放出すれば界面計３１、電磁弁３２、空気抜き弁３３がなくても支障はない。
空気溜め３０の下部には、洗浄時にマトリックス群３から剥離して浮遊する粒子群が空気溜め中に進入するのを防ぐために、多孔板２８が設けられており、洗浄部でマトリックス群３から剥離した粒子群は洗浄部下部の集泥容器２９で集泥された後、送泥管３７を通って濃縮槽３８に流下し、濃縮槽３８で沈降濃縮された汚泥４０は、汚泥引抜き口４１から引抜き排出される。
【００２４】
また濃縮槽３８の上部に設けられたオーバーフロー取出し口３９からは、粒子群が沈降分離された上澄水を取出すことができると共に、集泥容器２９から濃縮槽３８への流下量は、オーバーフロー調整弁４３の調整と汚泥引抜き口４１からの引抜き量の調整により調節が可能になっており、集泥容器２９の側壁の傾斜角度は、沈降する粒子の安息角よりも大きな角度をとってあるので、粒子群が堆積することはなく、濃縮槽３８の底部も濃縮粒子の安息角より大きな角度をとることにより、汚泥引抜き口４１から随時濃縮汚泥を取り出すことができる。
【００２５】
一方円盤形磁気フィルタ１は固定のフィルタケース４２の中に格納され、外部への水密は隔壁によって保たれているが、円盤型磁気フイルタは中心軸５を中心に変速可能な電動機１９の駆動力により連続または断続で回転できるようになっており、中心軸５がフィルタケース４３を貫通する部分は、図示しない軸封機構により水漏れのない構造になっている。
【００２６】
なお電動機１９を超電導マグネット１７から距離を離して設置し、例えばチェーンやベルトやシャフトなどを介して回転軸５を駆動するようにしてもよい。
また圧縮空気は散気量調整弁３６と逆止弁３５の設けられた送水管４６を介して散気管３４へ送られているため、洗浄部の水が一度に大量に空気圧縮機に逆流することはないが、長期使用している間に送気管４６に水が溜まった場合は、送水管に設けたドレン弁（図示せず）を開放して抜けばよい。
【００２７】
真空断熱容器１８には仕切弁２６を介して液体ヘリウムを注入するための注入口２７とヘリウムガスの安全弁２５が設けられており、超電導マグネット１７がクエンチした時などは、ヘリウムガスは安全弁２５に接続されている導管１３５を通って安全なところで放出されるようになっている。
なお散気量調整弁３６と逆止弁３５の配置順は、本実施の形態と逆でも支障はなく、また界面計３１と空気抜き用電磁弁３２は電源に接続されている。
【００２８】
以上説明したように本実施の形態になる磁気分離装置によれば、構造を簡素化されることでイニシャルコストを低減できるばかりでなく、洗浄剥離した磁性凝集体が濃縮により減容化されるので、後処理である磁性粉回収処理や汚泥脱水の負荷を大幅に低減でき、これによって後処理設備を小型化することもできるため、大変経済的である。
【００２９】
一方図３は図２に示す磁気分離装置を使用した浄水装置の実施の形態を示すもので、次にこれを説明する。
この浄水装置は、大きく分けると取水手段Ａ、送水手段Ｂ、添加剤注入手段Ｃ、フロック形成手段Ｄ、磁気分離手段Ｅ、浄化水放流手段Ｆ、磁性粉回収再利用手段Ｇ、汚泥脱水手段Ｈで構成されている。
アオコなどの汚濁物を含んだ原水は取水手段Ａにより湖沼などから取水され、送水手段Ｂにより磁気分離手段Ｅに送られるが、磁気分離手段Ｅまでの送水経路では、添加剤注入手段Ｃにより磁性凝集体の生成に必要な添加剤が注入され、フロック形成手段Ｄでは磁性粉と汚泥物との集合体である磁性凝集体が生成される。
そして磁気分離手段Ｅでは磁性凝集体を含んだ被処理水から磁性凝集体が分離、濃縮され、浄化水は浄化水放流手段Ｆにより放流または希釈水として再利用されると共に、濃縮された磁性凝集体は磁性粉回収再利用手段Ｇで磁性粉と汚濁物との汚泥とに分離されて磁性粉は再利用され、汚泥は汚泥脱水手段Ｈで脱水されて脱水汚泥となる。
【００３０】
取水手段はスクリーン４６、取水槽４７、水中ポンプよりなる取水ポンプ４８などで構成され、汚濁物が含まれた原水４５は、スクリーン４６を通過して取水槽４７に流下し、取水槽４７中に設置された水中ポンプよりなる取水ポンプ４８によって取水されて、原水タンク５０に送られる。
スクリーン４６では原水中に浮遊する粗大なゴミなどが予め除去され、除去されたゴミなどは廃棄処分されると共に、取水槽４７及び原水タンク５０にそれぞれ設けられた水位計に連動して制御される。
４９は送水管であり、取水ポンプ４８の吐出口から原水タンク５０に接続され、その間には仕切弁と逆止弁が接続されており、本取水手段Ａにフロートなどの浮上手段や錨などの係留手段を組み合わせることにより、湖沼などの沖合いから原水を取水することができるようになっている。
【００３１】
送水手段Ｂは原水タンク５０、原水撹拌機５１、送水ポンプ５２、送水管１３などで構成され、原水タンク５０には取水手段Ａで取水された原水と、図２で説明した濃縮槽３８の上澄水と汚泥脱水手段Ｈの分離水などの被処理水が流入し、原水撹拌機５１により汚濁物濃度の均一化及び汚濁物の沈積防止が図らていれる。
被処理水は、原水タンク５０に導管で接続された送水ポンプ５２によって原水タンク５０から引抜かれ、送水ポンプ５２の吐出口に接続された送水管１３を通って添加剤注入手段、フロック形成手段Ｄを経て磁気分離手段Ｅに送られるようになっており、送水管１３には、流量調整弁５５、逆止弁５６、流量計１３ａ、濁度計１３ｂ、圧力計５７が接続されている。
【００３２】
また送水管１３は途中で分岐して被処理水の一部を原水タンク５０に返水することにより、送水量の調整や原水タンク５０内の撹拌を行うこともできるようになっており、調整弁５４で調整された被処理水は、返水管５３を通って原水タンク５０に返水される。
返水管５３の途中には、逆止弁が設けられて逆流が防止されており、送水ポンプ５２は原水タンク５０に設けられた水位計に連動されていて、原水タンク５０の水位が異常に低下した際には、送水を停止して送水ポンプ５２の故障などの事故を未然に防止するようになっている。
【００３３】
添加物注入手段Ｃは、磁性粉注入手段Ｃ１と，無機凝集剤注入手段Ｃ２と，ｐＨ調整剤注入手段Ｃ３と，高分子凝集剤注入手段Ｃ４で構成されている。
本実施の形態の磁性粉注入手段Ｃ１は、図３に示すように磁性粉ホッパ６５、磁性粉フィーダ６２、希釈水注水管６１、磁性粉スラリー撹拌機５８が備えられており、磁性粉は磁性粉ホッパ６５に貯蔵されていて、磁性粉ホッパ６５から磁性粉ホッパ６５の下部に設けられた磁性粉フィーダ６２によって磁性粉希釈タンク１０に投入されるようになっている。
希釈水は浄化水タンク９５から浄化水ポンプ９６により希釈水注入管６１を通って磁性粉希釈タンク１０に注入され、磁性粉希釈タンク１０に設けられた磁性粉スラリー撹拌機５８によって磁性粉と混合されることで磁性粉スラリーが補充されると共に、磁性粉ホッパ６５には磁性粉投入口６４と回収磁性粉投入手段１３４が接続されていて、磁性粉が補充できるようになっている。
【００３４】
磁性粉フィーダ６２は、磁性粉希釈タンク１０に設けられた水位計及び投入量積算計６３に連動されていて、磁性粉希釈タンク１０の液面水位が所定の位置まで低下すると運転が開始され、投入量積算計６３で所定量が積算されると運転が停止されるようになっており、希釈水注入管６１には積算流量計５９と電磁弁６０が接続されていると共に、電磁弁６０は磁性粉希釈タンク１０の水位計と積算流量計５９に連動されていて、磁性粉希釈タンク１０の液面水位が所定の位置まで低下すると開いて注水が開始され、積算流量計５９で所定の流量が積算されると閉じて注水が停止されるようになっている。
【００３５】
また磁性粉スラリー注入ポンプ９は磁性粉希釈タンク１０の水位計に連動され、磁性粉希釈タンク１０の液面水位が異常低下した際は停止して、磁性粉スラリー注入ポンプ９の故障などの事故が未然に防止されるようになっている。
磁性粉ホッパ６５には図示していないがアーチブレーカが設けられていて、乾燥空気が送られており、磁性粉フィーダ６２にはスクリューフィーダやテーブルフィーダが用いられている。
【００３６】
無機凝集剤注入手段Ｃ２は、無機凝集剤貯留タンク６６に貯留された無機凝集剤を無機凝集剤注入ポンプ６７及び無機凝集剤注入管７０により送水管１３に注入するものであって、無機凝集剤貯留タンク６６には無機凝集剤撹拌機６８が設けられており、無機凝集剤貯留タンク６６内の無機凝集剤濃度の均一化や沈積防止が図られている。
無機凝集剤注入ポンプ６７は容積式定量ポンプであって、無機凝集剤貯留タンク６６に設けられた水位計に連動され、無機凝集剤貯留タンク６６の液面水位が異常低下した際は、送水を停止して無機凝集剤注入ポンプ６７が故障するなどの事故を未然に防止するようになっている。
【００３７】
また前記磁性粉注入量制御手段に無機凝集剤注入量調節機能を付加して、無機凝集剤注入ポンプ６７に接続することにより、被処理水の汚濁物量に合わせて無機凝集剤注入量を制御することも可能となっており、無機凝集剤には硫酸バン土や鉄系の無機凝集剤が用いられていて、補充口６９から無機凝集剤貯留タンク６６に補充できるようになっており、無機凝集剤注入管７０は逆止弁を介して送水管１３に接続されている。
【００３８】
ｐＨ調整剤注入手段Ｃ３は、ｐＨ調整剤貯留タンク７１に貯留されたｐＨ調整剤をｐＨ調整剤注入ポンプ７２、ｐＨ調整剤注入管７５で送水管１３に注水して、被処理水のｐＨを凝集に適した値に調整する手段であり、ｐＨ調整剤貯留タンク７１にはｐＨ調整剤撹拌機７３が設けられ、ｐＨ調整剤貯留タンク７１内のｐＨ調整剤濃度の均一化と沈積防止が図られている。
ｐＨ調整剤注入ポンプ７２は容積式定量ポンプであり、ｐＨ調整剤貯留タンク７１に設けられた水位計に連動されていて、ｐＨ調整剤貯留タンク７１の液面水位が異常低下した際には停止して、ｐＨ調整剤注入ポンプ６７が故障するなどの事故を未然に防止できるようになっている。
【００３９】
またｐＨ計とｐＨ調節計を用いてｐＨ調整剤注入ポンプの吐出量を制御することにより、被処理水ｐＨ制御も可能となっており、ｐＨ調整剤には水酸化ナトリウム溶液や水酸化カルシウム溶液が用いられていて、補充口７４からｐＨ調整剤貯留タンク７１に補充されると共に、ｐＨ調整剤注入管７５は逆止弁を介して送水管１３に接続されている。
【００４０】
高分子凝集剤注入手段Ｃ４は、高分子凝集剤ホッパ８３、投入量積算計８５、高分子凝集剤フィーダ８６、高分子凝集剤溶解タンク７６ａ，７６ｂ、高分子凝集剤撹拌機７７ａ，７７ｂ、高分子凝集剤注入ポンプ８７，８８などで構成されていて、高分子凝集剤は高分子凝集剤ホッパ８３に貯蔵されており，高分子凝集剤ホッパ８３から高分子凝集剤ホッパ８３の下部に設けられた高分子凝集剤フィーダ８６により高分子凝集剤溶解タンク７６ａまたは７６ｂに投入されると共に、希釈水は浄化水タンク９５から浄化水ポンプ９６により希釈水注入管７９ａまたは７９ｂを通って高分子凝集剤溶解タンク７６ａまたは７６ｂに注入されるようになっている。
【００４１】
高分子凝集剤溶解タンク７６ａまたは７６ｂでは、高分子凝集剤撹拌機７７ａまたは７７ｂによって希釈水に高分子凝集剤が溶解されるが、高分子凝集剤の溶解には１時間程度の時間を要するため，高分子凝集剤溶解タンク７６ａ，７６ｂでは溶解と貯留が交互に行われると共に、タンクの容量はそれぞれ１時間使用容量以上に設定されており、貯留されている側の高分子凝集剤溶解タンクから高分子凝集剤注入ポンプ８７，８８と、高分子凝集剤注入管８０，９０によって送水管１３または汚泥脱水手段に注入されるようになっている。
【００４２】
高分子凝集剤ホッパ８３には、高分子凝集剤入口８４から高分子凝集剤が補充され、高分子凝集剤フィーダ８６は高分子凝集剤溶解タンク７６ａまたは７６ｂに設けられた水位計と投入量積算計８５に連動されていて，高分子凝集剤溶解タンク７６ａまたは７６ｂの液面水位が所定の位置まで低下すると投入が開始され，投入量積算計８５で所定量が生産されると投入が停止されるようになっており、高分子凝集剤フィーダ８６には投入先を切替えられる機構が設けられていて、投入先を高分子凝集剤溶解タンク７６ａまたは７６ｂに切替えられるようになっている。
【００４３】
高分子凝集剤ホッパ８３には、図示していないがアーチブレーカが設けられていて、乾燥空気が送られていると共に、高分子凝集剤ホッパ８３にはスクリューフィーダやテーブルフィーダが用いられている。
希釈水注入管７９には、積算流量計８１と電磁弁８２が接続されており、電磁弁８２は高分子凝集剤溶解タンク７６ａまたは７６ｂの水位計と積算流量計８１に連動されていて、高分子凝集剤溶解タンク７６ａまたは７６ｂの液面水位が所定の位置まで低下すると開いて注水が開始され、積算流量計８１で所定の流量が積算されると閉じて注入が停止されるようになっている。
【００４４】
さらに希釈水注入管７９は、希釈水注入管７９ａと希釈水注入管７９ｂに分岐されていて、高分子凝集剤溶解タンク７６ａまたは７６ｂの水位計に連動して開閉する電磁弁８０ａまたは８０ｂを介して高分子凝集剤溶解タンク７６ａまたは７６ｂに接続され、電磁弁８０ａまたは８０ｂは液面水位が所定の低水位位置まで低下したとき開いて希釈水が注入され、所定の高水位位置まで上昇したとき閉じて希釈水の注入が停止されるようになっている。
高分子凝集剤注入ポンプ８７，８８は容積式の定量ポンプであり、高分子凝集剤溶解タンク７６ａまたは７６ｂの水位計に連動されていて、高分子凝集剤溶解タンク７６ａまたは７６ｂの液面水位が異常低下した際には停止して、高分子凝集剤注入ポンプ８７，８８が故障するなどの事故を未然に防止できるようになっている。
【００４５】
高分子凝集剤注入ポンプ８７，８８のそれぞれの吸入口は、高分子凝集剤溶解タンク７６ａ，７６ｂに並列に接続されており、弁７８ａと７８ｂを切替えることにより、貯蔵が行われている高分子凝集剤溶解タンク７６ａ，７６ｂを選択して高分子凝集剤を引抜くことができるようになっていると共に、弁７８ａ，７８ｂには電磁弁や電動弁などが用いられていて、高分子凝集剤溶解タンク７６ａ，７６ｂの水位計と連動させることにより開閉制御が可能となっており、高分子凝集剤注入管８９，９０の管路の途中には逆止弁が接続されて逆流が防止されている。
【００４６】
フロック形成手段Ｄは、送水管１３が接続された急速撹拌機９１と緩速撹拌機９２により構成されていて、急速撹拌機９１と緩速撹拌機９２に接続されている導管には高分子凝集剤注入管８９が接続されて高分子凝集剤が注入されると共に、添加剤注入手段Ｃで添加剤が注入された被処理水は、送水管１３を通って急速撹拌機９２に送られ、添加剤と汚濁物が被処理水中に均一に分散されてマイクロフロックが生成された後、被処理水に高分子凝集剤が注入されて緩速撹拌機９２によって磁性凝集体が形成される。
【００４７】
なお急速撹拌機９１には可動部がないスタティックミキサーが用いられ、緩速撹拌機９２には所定容量の密閉撹拌槽と撹拌機が用いられるが、双方にスタティクミキサーを使用したり、管路式撹拌装置を用いることも可能である。
磁気分離手段Ｅは図２で説明した磁気分離装置が使用されており、磁性凝集体を含む被処理水は緩速撹拌機９２から磁気分離部の通水管２４に接続された導管９３によって磁気分離装置に送られて磁性凝集体が磁気分離された後、浄化水は導管９４を通って浄化水タンク９５に送られるようになっている。
磁気分離装置で使用される洗浄用空気は、空気圧縮機１０１から送気管１０５を通って散気管３４に送られるようになっており、送気管１０５には安全弁１０２、圧力計１０３，１０８、オイルセパレータ１０４、逆止弁、空気流量計１０７、調整弁３６が設けられている。
【００４８】
また送気管１０５内に水が進入した場合、送気管１０５の管路で最も低くなった位置に設けられたドレン弁１０６を開くことにより、水抜きすることができるようになっており、磁気分離装置の濃縮槽３８から取出される上澄水は、濃縮槽３８の上澄水取出口３９から分離水タンク１２８に接続された導管１３３によって分離水タンク１２８に送られ、導管１３３の上澄水取出口側には１０９と調整弁４３が設けられて、上澄水取出量を調整することができるようになっている。
濃縮槽３８で濃縮されて減容した汚泥は磁性粉回収再利用手段に送られ、磁気分離装置の真空断熱容器１８の安全弁２５からのヘリウムガスは安全弁に接続された導管１３５を通って安全な放出口１３８から大気に放出される。
【００４９】
浄化水放流手段Ｆは、磁気分離手段で得られた浄化水を湖沼などに放流したり、磁性粉や凝集剤の希釈水として利用するための手段であり、浄化水の一部が希釈水として利用されるため、一旦浄化水タンク９５に貯留されて浄化水ポンプ９６と放流管１００によって放流されるようになっている。
放流管１００は管路の途中で希釈水送水管１３６に分岐されて、浄化水の一部が添加剤注入手段の希釈水として利用され、浄化運転開始前など浄化水タンク９５が空であったり、水量が少ない場合は、浄化水タンク９５に水道水を必要量補充しておくことにより、運転開始時の希釈水が確保できるようになっている。
水道は水道水接続口１３７に接続され、弁を介して浄化水タンク９５に注入されており、放流管１００、希釈水移送管１３６にはそれぞれ調整弁９９，９８が接続されていて、放流管１００から希釈水移送管１３６への浄化水分配圧力を調整することができと共に、逆止弁により逆流防止が図られている。
【００５０】
また浄化水ポンプ９６と希釈水移送管１３６の分岐点の間の管路には圧力計９７が設けられていて、放流圧力を監視することができるようになっており、浄化水ポンプ９６は浄化水タンク９５に設けられた水位計に連動されていて、浄化水タンク９５の液面水位が異常低下した際は停止されることにより、浄化水ポンプ９６が故障するなどの事故を未然に防止するようになっている。
【００５１】
なお浄化水放流先が浄化水タンク９５よりも低かったりして、放流に浄化水ポンプ９６が必要ない場合は、浄化水ポンプ９５は希釈水送水用のみに用いて，放流は浄化水タンク９５からのオーバーフローを導管により放流先に流下させれば、浄化水ポンプ９６を小型化することができ、希釈水送水用にも浄化水ポンプ９６が必要ない場合、浄化水ポンプ９６は不必要となるため、装置を簡素化することができる。
【００５２】
磁性粉回収再利用手段Ｇでは、磁気分離手段の濃縮槽下部から引抜かれた磁性凝集体の汚泥が磨砕機１１０で磨砕されて汚濁物と磁性粉に純度よく分解された後、汚泥ポンプ１１３、汚泥移送管１１４によって磁選機１１５に送られ、磁選機１１５を通過した汚泥は導管１１６を流下して汚泥タンク１１７に入り、磁選機１１５で回収された磁性粉は回収磁性粉投入手段１３４を通って磁性粉ホッパ６５に補充されて再利用される。
磨砕機１１０にはホモミクサが用いられ，入口と出口をバイパスする導管１１１と、その管路中の弁１１２により汚泥の一部を連続循環させることができるので、分解純度を高めることができる。
なお本実施の形態では磨砕機１１０の後段に汚泥ポンプ１１３を設置しているが、汚泥ポンプ１１３の後段に磨砕機１１０を設置しても何等差し支えない。
【００５３】
濃縮槽３８から磨砕機１１０、汚泥ポンプ１１３を経て磁選機１１５に送られる汚泥量は、汚泥移送管１１４に設けられた弁によって調整されると共に、磁選機１１５や永久磁石が埋め込まれた電動機駆動の回転円板１１５ａと、磨砕汚泥が入る分離槽１１５ｂ、回転円板１１５ａの永久磁石に吸着された磁性粉を掻き取るクレーパ１１５ｃを備えていて、回転円板１１５ａの一部分が分離層の汚泥に浸されて回転し、分離槽１１５ｂに入った汚泥が反対側の溢流側に向かって流れて溢流するまでの間に回転円板１１５ａの永久磁石で磁性粉が吸着され、吸着された磁性粉は回転円板１１５ａの回転とともに空気中に移動した後スクレーパ１１５ｃで掻き取られて、回収される。
【００５４】
また回転円板１１５ａの外周と分離層の内壁には撹拌翼が設けられており、回転円板１１５ａが回転することで分離槽１１５ｂ内の汚泥が撹拌されて磁性粉の沈積が防止されており、回収磁性粉投入手段１３４には、例えばスクリューフィーダやベルトコンベアなどｇａ用いられているが、磁選機１１５を磁性粉ホッパ６５の磁性粉投入口の真上に配置して、回収された磁性粉が重力落下で磁性粉ホッパ６５に投入されるようにすれば、回収磁性粉投入手段１３４は不必要になるため、装置をさらに簡素化することができると共に、磁選機１１５を磁性粉希釈タンク１０の真上に配置して、回収された磁性粉が重力落下で磁性粉希釈タンク１０に投入されるようにしても、回収磁性粉投入手段１３４を省略することができるため、これによっても装置を簡素化することができる。
【００５５】
汚泥脱水手段Ｈは汚泥脱水機１２２によって汚泥を脱水することにより、汚泥の減容化と汚泥の運搬を容易にするための手段で，汚泥は汚泥タンク１１７から汚泥供給ポンプ１１８、供給管１２１により汚泥脱水機１２２に供給されると共に、汚泥脱水機１２２には、添加剤注入手段からの高分子凝集剤注入管９０が接続されて高分子凝集剤が注入されており、脱水汚泥は汚泥排出口からシュータ１２４に落とされて汚泥フィーダ１２５により汚泥回収器１２６に移送され，分離水は導管１２３を通って分離水排出口から分離水タンク１２８に流下して、磁気分離手段の濃縮槽の上澄水とともに分離水ポンプ１２９、導管１３２によって原水タンク５０に送られるようになっている。
【００５６】
汚泥供給ポンプ１１８はフリクトスイッチ付きの水中スラリーポンプで、汚泥タンク１１７の汚泥液面が異常低下した際には停止して、汚泥供給ポンプ１１８が故障するなどの事故を未然に防止していると共に、分離水ポンプ１２９はフリクトスイッチ付きの水中ポンプで、分離水タンク１２８の水位が異常低下した際は停止して、浄化水ポンプ９６が故障するなどの事故を未然に防止するようになっている。
供給管１２１の管路の途中には、スラリー流量計１２０と流量調整弁１１９が設けられており、導管１３２の管路の途中には流量計１３１、弁１３０、逆止弁が接続されていると共に、汚泥回収容器１２６に貯まった脱水汚泥１２７は、例えば廃棄物処理場などへ運搬されて処分されたり、リサイクルに充てられたりする。
【００５７】
その他、本実施の形態で用いられるタンクには、全てレベルゲージ、オーバーフロー管、ドレン管が設けられており、オーバーフロー及びドレンは全て排水溝に集められて、例えば下水に排水されるようになっており、タンク類に鉄筋コンクリート製の槽を用いることも可能である。
【００５８】
また図３に示す構成図では制御盤が省略されているが、浄水装置を構成している機器や装置は全て制御盤から電源の供給を受け，運転操作やシーケンス制御が行われており、磁性粉注入量制御と磁気分離装置の構造簡素化、及び磁性粉の回収再利用により，運転員の運転操作が簡素化された低コストの磁気分離装置を提供することができ、湖沼、河川、池沼、海水の藻類などの浄化だけでなく、下水、産業排水処理などの重金属除去にも適用することができる。
【００５９】
さらに図３に示す実施の形態では、磁性粉を回収再利用してランニングコストの低減を図る場合について説明したが、磁性粉回収再利用手段を持たない変形例を次に説明する。
図３に示す実施の形態のように磁性粉回収再利用手段Ｇを持つ場合、磁気分離装置の発生磁場強度やマトリックス群の構造、処理流速を変えることで磁気分離装置の除去率を９０％以上に維持しつつ、磁性粉の注入量を原水処理量に対して２０ｍｇ／Ｌ以下にすることができるが、ランニングコストよりも磁性粉回収再利用手段のイニシャルコストが高くなる場合は、磁性粉回収再利用手段Ｇを備えない方が合理的であり、小容量の磁気分離装置で磁性粉使用量が少ない場合も同様である。
【００６０】
磁性粉回収再利用手段を備えない場合、磨砕機１１０、導管１１１、弁１１２、汚泥移送管１１４、磁選機１１５、導管１１６、汚泥タンク１１７、汚泥供給ポンプ１１８、流量調整弁１１９、スラリー流量計１２０、供給管１２１、回収磁性粉投入手段１３４を省略することができ、磁気分離手段の濃縮槽３８下部から引抜かれた磁性凝集体の汚泥は、汚泥ポンプ１１３によって汚泥脱水機１２２に送られて脱水処理された後、汚泥回収容器１２６に送られ、汚泥回収容器１２６に貯まった脱水汚泥１２７は、例えば廃棄物処理場など運搬されて処理されたり、リサイクルに充てられたりする。
【００６１】
また汚泥は濃縮槽３８下部から汚泥ポンプ１１３を経て汚泥脱水機１２２まで接続された汚泥移送管を通って移送されるが、本実施の形態によれば磁性粉回収再利用手段を備えないことでシステムが簡素化され、イニシャルコストを安くすることができる上、低コストの磁気分離装置を提供することが可能となる。
【００６２】
なお前記実施の形態では、回転円盤形磁気フイルタ１を、回転軸を中心に放射方向に配設された複数の仕切板４と、円周方向に複数分割され、かつ前記仕切板４の間に着脱自在に収容された網目構造磁性体よりなるマトリックス群３より構成したが、円筒状の仕切板４を円周方向に設けて、放射方向に配設された仕切板４の間をさらに細かく分割し、これら仕切板４間に網目構造磁性体よりなるマトリックス群３を収容してもよく、網目構造磁性体よりなるマトリックス群３を筒状に形成して、各仕切板４の間に上方より挿入するようにしてもよい。
【００６３】
【発明の効果】
本発明は以上詳述したように、回転円盤形磁気フイルタを、回転軸を中心に放射方向に配設された複数の仕切板と、円周方向に複数分割され、かつ前記仕切板の間に着脱自在に収容された網目構造磁性体よりなるマトリックス群より構成したもので、回転円盤形磁気フイルタに設けられた仕切板は、被処理水の通過方向と平行しているため、回転円盤形磁気フイルタ内を通過する被処理水の流路抵抗が減少し、これによって回転円盤形磁気フイルタの分離性能が格段に向上すると共に，マトリックス群に吸着された磁性凝集体を洗浄する洗浄手段の洗浄水が仕切板により整流されて、マトリックス群の横方向へ逃げることがないので洗浄効率が向上するため、小さな洗浄エネルギーにより磁性凝集体の洗浄が可能となり、洗浄に使用する洗浄水の大幅な削減が図れるようになるようになる。
【００６４】
また円周方向に複数分割されたマトリックス群の単体は軽量となるため、交換などの作業が容易となり、これによってメンテナンス性が向上すると共に，マトリックス群の一部が使用不能になっても、その部分を交換すればよいので、フイルタ全体を交換する場合にくらべて大変経済的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態になる磁気分離装置に使用する回転円盤形磁気フィルタの一部切欠斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態になる磁気分離装置の縦断面図である。
【図３】本発明の実施の形態になる磁気分離装置を使用した浄水装置の構成図である。
【符号の説明】
１ 回転円盤形磁気フィルタ
２ａ 支持構造物
２ｂ 支持構造物
３ マトリックス群
４ 仕切板
５ 回転軸
１７ 空心ソレノイド形マグネット
１７ａ 超電導マグネット
１９ 電動機
２４ 通水管
３０ 洗浄手段
Ａ 取水手段
Ｂ 送水手段
Ｃ 添加剤注入手段
Ｄ フロック形成手段
Ｅ 磁気分離手段
Ｆ 浄化水放流手段
Ｇ 磁性粉回収再利用手段
Ｈ 汚泥脱水手段
Claims (3)
- 汚濁物と磁性粉とが凝集された磁性凝集体を含んだ被処理水を下方より導水する通水管の外周側面に、空心ソレノイド形マグネットを設け、前記空心ソレノイド形マグネットの上方に、前記被処理水中の磁性凝集体を吸着する回転円盤形磁気フイルタを設置すると共に，前記回転円盤形磁気フイルタの近傍に、前記回転円盤形磁気フイルタに吸着された磁性凝集体を洗浄する洗浄手段を設けた磁気分離装置であって、前記回転円盤形磁気フイルタを、回転軸を中心に放射方向に配設された複数の仕切板と、円周方向に複数分割され、かつ前記仕切板の間に着脱自在に収容された網目構造磁性体よりなるマトリックス群より構成したことを特徴とする磁気分離装置。
- 前記マトリックス群を支持する支持構造物の補強部材として前記仕切板を利用してなる請求項１に記載の磁気分離装置。
- 汚濁物を含んだ原水を取水する取水手段と、前記取水手段が取水した原水に凝集剤を注入する添加剤注入手段と、前記凝集剤の注入により汚濁物と磁性粉とが凝集された磁性凝集体を形成するフロック形成手段と、前記磁性凝集体を含んだ原水から前記磁性凝集体を分離、濃縮する磁気分離手段と、前記磁性凝集体が除かれた原水を浄化水として放流する浄化水放流手段と、前記濃縮された磁性凝縮体を磁性粉と汚濁物の汚泥とに分離し、磁性粉を回収する磁性粉回収再利用手段とを具備した浄水装置であって、前記磁気分離手段を、前記請求項１または２に記載の磁気分離装置により構成したことを特徴とする浄水装置。
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