JP3851175B2 - 磁気分離装置及び磁気分離方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気分離装置及び磁気分離方法に関し、詳しくは汚水、工場排水、及び上下水道などに含まれる磁性物質を有害物質として、又は再生資源として分離回収するための磁気分離装置及び磁気分離方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の工業発展と生活水準の向上により、産業廃棄物などの処理問題が深刻化している。特に様々な生産過程で排出される汚水や工場排水、あるいは上下水道などの浄化及びこれらの排水からの再生資源の回収は、環境的見地から急務とされている。前記排水中には磁性を有する物質が有害物質又は再生すべき資源として含まれている場合がある。したがって、このような磁性物質を前記排水中から分離除去するに際しては従来より磁気分離装置が用いられている。
【０００３】
従来の磁気分離装置においては、その内部において分離除去すべき磁性物質に特性に応じた様々な種類のフィルタが設けられている。例えば、磁化率の小さい磁性物質を分離除去するためには、多数本の磁性細線より構成された円筒形の高勾配磁気分離フィルタが用いられる。このフィルタの外部には、ソレノイド形状の磁石が配置され、この磁石から前記フィルタの所定強度の磁場が印加されると、前記磁性細線の周囲に大きな磁界勾配が生じる。
【０００４】
そして、排水などの処理水は前記フィルタ内に導入され、磁性細線間を流れるようになる。この際、前記処理水中の磁性物質には、前記磁石からの磁界と、前記磁性細線の周囲に生じた磁界勾配との積に比例した巨大な磁気力が作用するようになる。このとき、前記磁性物質は前記排水より分離除去され、前記磁性細線に捕獲させるとともに、かかる部分に堆積される。
【０００５】
一方、上述したような磁気細線を用いずに処理水中の磁性物質を円筒内部に捕獲し、回収するオープングラディエント方式の磁気分離装置も開発され、使用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような磁気分離装置では、堆積した磁性物質によってフィルタに目詰まりが生じ、経時的に圧力損失が増大するようになる。さらに、フィルタの性能自体も劣化してしまうため、所定の時間が経過した後は、前記フィルタ内を洗浄して、堆積した磁性物質を除去する必要が生じる。フィルタの洗浄回数が増大すると、処理水から磁性物質を分離除去する工程全体のタクトタイムが増大して効率が低下してしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は、フィルタの洗浄回数を低減し、処理水から磁性物質を分離除去するためのタクトタイムを減少させて、作業効率を増大させた新規な磁気処理装置及び磁気処理方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、本発明は、
磁性物質を含んだ処理水から前記磁性物質を磁気的に分離除去する磁気分離装置であって、
底面に処理水導入口及び磁性物質排出口を有し、前記底面に相対向する上面に処理水排出口を有する容器と、
前記容器内の、前記処理水導入口と前記磁性物質排出口との間における前記底面から連続して上方に延在し、前記容器を処理水導入室と磁性物質堆積室とに二分割する隔壁と、
前記磁性物質堆積室において所定の磁場成分を生成させるための磁場生成手段と、
を具えることを特徴とする、磁気分離装置に関する。
【０００９】
また、本発明は、
所定の容器における、底面に設けられた処理水導入口から、前記容器の処理水導入室に処理水を導入する第１の工程と、
前記処理水導入室と前記底面から連続して上方に延在した隔壁によって隔てられた磁性物質堆積室内に、前記処理水に含まれる磁性物質を磁気力によって前記処理水から分離させて堆積させる第２の工程と、
前記磁性物質堆積室内に堆積した前記磁性物質を、前記底面に設けられた磁性物質排出口から外部へ排出する第３の工程と、
前記磁性物質が分離除去された前記処理水を、前記容器の、前記底面に相対向する上面に設けられた処理水排出口から外部へ排出する第４の工程と、
を含むことを特徴とする、磁気分離方法に関する。
【００１０】
本発明によれば、磁気分離装置を構成する所定の容器を、この容器の底面より連続して上方に延在した隔壁で、処理水導入室と磁性物質堆積室とに二分割している。そして、前記処理水導入室に所定の処理水を導入した後、前記磁性物質堆積室に設けられた磁場成分から前記処理水に磁気力が付加されて、前記処理水の、前記磁性物質のみが前記磁性物質堆積室内に分離されて堆積されるようになる。そして、前記磁性物質が分離除去された前記処理は、前記磁性物質堆積室を通ることなく、前記容器より排出される。
【００１１】
すなわち、本発明によれば、処理水中における磁性物質を磁気的に分離除去し、排出させるための部屋である処理水導入室と、分離除去した磁性物質を堆積させておく部屋である磁性物質堆積室とを分離させて配置している。したがって、前記磁性物質堆積室内に多量の磁性物質が堆積された場合においても、前記磁性物質の、前記処理水からの分離除去能率を何ら劣化することなく、長時間に亘って前記磁性物質を前記処理水から効率良く分離除去することができる。
【００１２】
なお、本発明の好ましい態様においては、前記磁性物質堆積室の上方において注水口を設ける。そして、前記注水口からの注水によって前記磁性物質堆積室内に堆積した磁性物質を外部へ排出させる。これによって、前記磁性物質堆積室内に堆積した前記磁性物質の排出をより効果的に効率良く行なうことができる。
【００１３】
また、本発明の他の好ましい態様においては、前記磁性物質を分離除去するための磁気力を生ぜしめる磁場成分を前記隔壁の上端近傍に設ける。さらには、前記隔壁の、前記容器における前記底面からの高さをｈとした場合において、前記磁場成分を前記隔壁上端から０．９ｈの範囲に位置させる。これによって、処理水からの磁気分離した磁性物質を効率良く前記磁性物質堆積室内に導入することができる。
【００１４】
さらに、本発明のその他の好ましい態様においては、前記処理水導入室に導入された処理水の速度と略直交させて前記磁場成分を配置する。これによって、前記処理水の速度に対して略垂直の磁気力が作用するようになり、前記処理水から磁気分離された磁性物質を前記磁性物質堆積室内に効率良く導入することができるようになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を発明の実施の形態に則して詳細に説明する。図１は、本発明の磁気分離装置の一例を示す概略図であり、図２は、図１に示す磁気分離装置をＡ−Ａ線に沿って切った場合を示す断面図である。
【００１６】
図１及び図２に示す磁気分離装置は、所定の容器１と、この容器１の底面１Ａから連続して上方に延在し、容器１を処理水導入口３及び磁性物質堆積室４に二分割する隔壁２とを具えている。容器１の底面１Ａには処理水導入口５及び磁性物質排出口６が設けられ、底面１Ａと対向する、容器１の上面１Ｂには処理水排出口７が設けられている。また、容器１の左上方部には所定の部材９が設けられ、この部材９を貫通するようにして注水口８が設けられている。また、磁性物質堆積室４の左側壁部分（容器１の左側壁部分）の、隔壁２の上端２Ａと同レベルの高さに位置するＢ点において、所定の磁場成分が印加されている。
【００１７】
所定の磁性物質を含んだ処理水は、処理水導入口５より容器１内の処理水導入室３内に導入される。導入された処理水は、その流速に従って処理水導入室３内を上方に移動し、隔壁２の上端２Ａ近傍に至って前記磁場成分より磁気力を受ける。すると、前記処理水内の、前記磁性物質は前記磁気力を受けて前記処理水より分離され、隔壁２及び部材９によって画定される流路１０を通って磁性物質堆積室４内に導入されて堆積される。次いで、前記磁性物質が分離除去された前記処理水は、容器１内をそのまま上昇して処理水排出口７より外部へ排出される。
【００１８】
処理水を処理水導入口５より容器１内の、処理水導入室３内に連続的に導入することによって、上述した磁性物質の分離除去が連続的に行なわれ、前記磁性物質が分離除去された処理水は処理水排出口７より外部へ連続的に排出され、結果として、連続的な磁気分離工程の実施が可能となる。
【００１９】
一方、磁性物質堆積室４内に堆積された磁性物質は、磁性物質排出口６より外部へ排出される。この際、注水口８よりの注水を利用して前記磁性物質の排出を行なうこともできる。これによって、前記磁性物質の排出をより効果的かつ効率良く行なうことができる。なお、注水中には空気を含ませることもできる。
【００２０】
前記磁性物質の排出は、前記処理水の導入及び前記磁性物質の分離除去と同時に行なうこともできるが、これらの操作を停止した上で行なうことが好ましい。前記磁性物質の排出を、前記処理水の導入及び磁性物質の分離除去と同時に行なう場合には、Ｂ点において所定の磁場成分が存在しているため、その近傍に堆積した磁性物質は外部へ排出することができず、隔壁２及び部材９で画定される流路１０を狭小化し、さらには閉塞してしまう場合がある。
【００２１】
したがって、上述したように、前記処理水の導入及び前記磁性物質の分離除去の操作を停止させ、前記磁場成分が存在しない条件下で前記磁性物質の排出を行なうことが好ましい。但し、磁性物質の磁化（磁化率）が比較的小さく、前記磁場成分の影響をあまり受けない場合においては、前記処理水の導入及び前記磁性物質の分離除去の操作と、前記磁性物質の排出操作とを同時に行なうこともできる。
【００２２】
なお、図１においては、磁場成分を磁性物質堆積室４の左側壁の、隔壁２の上端２Ａ位置に設けているが、隔壁２の、容器１の底面１Ａからの高さをｈとした場合において、隔壁２の上端２Ａから下方に向かって０．９ｈの位置までの範囲に設けることができる。具体的には、磁場成分の大きさ及び処理水の速度などに応じて適宜に決定する。
【００２３】
また、Ｂ点に存在する磁場成分（磁気力）の処理水に対する印加方向は、前記処理水より分離除去された磁性物質が流路１０を通じて磁性物質堆積室４内に効率良く導入することができれば特には限定されない。しかしながら、図１に示すＢ点などのように、特に隔壁２に上端２Ａ近傍に磁場成分を設ける場合は、前記処理水の速度に対して略垂直に印加することが好ましい。これによって、分離除去した前記磁性物質を磁性物質堆積室４内に効率良く導入することができる。
【００２４】
Ｂ点に存在させる磁場成分は、磁性物質堆積室４の左側壁（容器１の左側壁）に対して外方から所定の磁石を接触させて、あるいは所定の距離を隔てて配置することによって生成させることができる。また、磁性物質堆積室４の左側壁（容器１の左側壁）内において、適当な電磁石などを配置することもできる。磁場成分の大きさは、処理水中の磁性物質の磁化（磁化率）及び速度などに応じて適宜に設定する。
【００２５】
また、容器１や隔壁２は処理水の特性に応じて、強磁性を有しない、又は非磁性の、例えばステンレスなどの耐食性材料及びガラス、その他セラミックス、プラスチックなどから構成することができる。
【００２６】
さらに、容器１、すなわち処理水導入室３及び磁性物質堆積室４の大きさは、処理水中の磁性物質の量や、連続して処理すべき処理水自体の量に応じて適宜に設定する。磁性物質堆積室４を比較的大きく設定することにより、多量の磁性物質を堆積させることができる。したがって、堆積した磁性物質を排出する工程を処理水導入工程及び磁気分離工程を停止させた状態で行なう場合においては、排出工程の回数を低減することができ、処理水の磁気分離工程のタクトタイムを低減することができる。
【００２７】
【実施例】
０．０４重量％のマグネタイトを含む磁性粒子Ａと２．０重量％のマグネタイトを含む磁性粒子Ｂとを有する処理液を、図１に示す磁気分離装置内に導入して、磁化率の大きい磁性粒子Ｂのみを前記処理液から分離除去することを試みた。また、Ｂ点における磁性成分には、磁性成分堆積室４の左側壁（容器１の左側壁）の外方に電磁石を配置することにより設置した。このとき、前記電磁石のポールピースが隔壁２と平行になるようにして、隔壁２の上端近傍において、局所的な大きな磁界を印加するようにした。具体的な印加磁界の大きさＨは、６．８×１０^５Ａ／ｍとした。
【００２８】
そして、処理水導入口５から前記処理液を容器１の処理水導入室３内に導入し、前記処理液より磁性粒子Ｂのみを分離除去して磁性物質堆積室４内に堆積させた。磁性粒子Ｂの分離除去の程度は、処理水排出口７から排出される前記処理液中の、磁性粒子Ａの割合より評価した。結果を図３に示す。
【００２９】
図３に示すように、処理液の速度が増大するにつれて処理水排出口７から排出される磁性粒子Ａの割合は減少するが、全体に亘って約７５％以上の割合で磁性粒子Ｂが分離除去されていることが分かる。また、速度が３ｃｍ／ｓｅｃと比較的低い場合においては、磁性粒子Ｂはほぼ完全に分離除去されていることが分かる。
【００３０】
以上、発明の実施の形態に則して本発明を説明してきたが、本発明の内容は上記に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいて、あらゆる変形や変更が可能である。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の磁気分離装置及び磁気分離方法によれば、処理水中における磁性物質を磁気的に分離除去し、排出させるための部屋である処理水導入室と、分離除去した磁性物質を堆積させておく部屋である磁性物質堆積室とを分離させて配置している。したがって、前記磁性物質堆積室内に多量の磁性物質が堆積された場合においても、前記磁性物質の、前記処理水からの分離除去能率を何ら劣化することなく、長時間に亘って前記磁性物質を前記処理水から効率良く分離除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の磁気分離装置の一例を示す概略図である。
【図２】 図１に示す磁気分離装置のＡ−Ａ線に沿って切った場合の断面図である。
【図３】 本発明の磁気分離装置及び磁気分離方法を用いた場合の、処理液の速度と磁性粒子の分離除去の割合との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 容器
２ 隔壁
３ 処理水導入室
４ 磁性物質堆積室
５ 処理水導入口
６ 磁性物質排出口
７ 処理水排出口
８ 注水口
９ 部材
１０ 流路
１Ａ 容器１の底面
１Ｂ 容器１の上面
２Ａ 隔壁２の上端
Ｂ 磁場成分の存在部分

Claims (12)

1. 磁性物質を含んだ処理水から前記磁性物質を磁気的に分離除去する磁気分離装置であって、
   底面に処理水導入口及び磁性物質排出口を有し、前記底面に相対向する上面に処理水排出口を有する容器と、
   前記容器内の、前記処理水導入口と前記磁性物質排出口との間における前記底面から連続して上方に延在し、前記容器を処理水導入室と磁性物質堆積室とに二分割する隔壁と、
   前記磁性物質堆積室において所定の磁場成分を生成させるための磁場生成手段と、
   を具えることを特徴とする、磁気分離装置。
2. 前記磁性物質堆積室の上方において注水口を具えることを特徴とする、請求項１に記載の磁気分離装置。
3. 前記磁場成分は、前記磁性物質堆積室において、前記隔壁の上端近傍に設けたことを特徴とする、請求項１又は２に記載の磁気分離装置。
4. 前記隔壁の、前記容器における前記底面からの高さをｈとした場合において、前記磁場成分を前記隔壁上端から０．９ｈの範囲に位置させたことを特徴とする、請求項３に記載の磁気分離装置。
5. 前記磁場成分は、前記容器における前記処理水導入口から前記処理水導入室に導入された処理水の速度と略直交させたことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載の磁気分離装置。
6. 所定の容器における、底面に設けられた処理水導入口から、前記容器の処理水導入室に処理水を導入する第１の工程と、
   前記処理水導入室と前記底面から連続して上方に延在した隔壁によって隔てられた磁性物質堆積室内に、前記処理水に含まれる磁性物質を磁気力によって前記処理水から分離させて堆積させる第２の工程と、
   前記磁性物質堆積室内に堆積した前記磁性物質を、前記底面に設けられた磁性物質排出口から外部へ排出する第３の工程と、
   前記磁性物質が分離除去された前記処理水を、前記容器の、前記底面に相対向する上面に設けられた処理水排出口から外部へ排出する第４の工程と、
   を含むことを特徴とする、磁気分離方法。
7. 前記磁性物質堆積室内に堆積した前記磁性物質は、前記磁性物質堆積室の上方に設けられた注水口からの注水によって、前記磁性物質排出口から外部へ排出することを特徴とする、請求項６に記載の磁気分離方法。
8. 前記磁気力は、前記隔壁の上端近傍において前記処理水に印加することを特徴とする、請求項６又は７に記載の磁気分離方法。
9. 前記磁気力は、前記隔壁の、前記容器における前記底面からの高さをｈとした場合において、前記隔壁の上端から０．９ｈの範囲において、前記処理水に印加することを特徴とする、請求項８に記載の磁気分離方法。
10. 前記磁気力は、前記容器における前記処理水導入口から前記処理水導入室に導入された前記処理水の速度と略直交させて、前記処理水に印加することを特徴とする、請求項６〜９のいずれか一に記載の磁気分離方法。
11. 前記第３の工程は、前記第１の工程及び前記第２の工程を停止した状態で行なうことを特徴とする、請求項６〜１０のいずれか一に記載の磁気分離方法。
12. 前記第３の工程は、前記第１の工程及び前記第２の工程と同時に行なうことを特徴とする、請求項６〜１１のいずれか一に記載の磁気分離方法。

Images