JP5115219B2

JP5115219B2 - 磁気分離装置

Info

Publication number: JP5115219B2
Application number: JP2008019094A
Authority: JP
Inventors: 茂樹照井; 穣森田; 清和武村; 好晴沼田; 広幸山本
Original assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 2007-10-01
Filing date: 2008-01-30
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2028-01-30
Also published as: KR20090033801A; CN101402065B; KR101544614B1; CN101402065A; MX2010003429A; JP2009101339A

Description

本発明は磁気分離装置に係り、特に原水中の磁性フロックを磁気ディスクに吸着して原水中から分離除去する技術に関する。

下水や工場排水等の原水中に存在する汚濁物質を除去する装置として磁気分離装置がある。この磁気分離装置は、原水中に凝集剤と磁性粉を添加することにより、汚濁物質を磁性を帯びた磁性フロックとして形成し、この磁性フロックＦを磁石を配設した磁気ディスクに吸着して分離除去するもので、マグシード法と呼ばれている。

特許文献１には、磁気分離装置を組み込んだ固液分離装置が開示されている。特許文献１に示すように、磁気分離装置は、分離槽内に、磁石を貼り付けた複数枚の磁気ディスクを回転軸に間隔を置いて配設したものであり、磁性フロックを磁気ディスクに吸着することで原水中から除去回収する。
特開平１０−２４４４２４号公報

しかしながら、従来の磁気分離装置は、原水中から磁性フロックを除去する性能が次の点で未だ充分とは言えない。

（１）分離槽内に給水された原水は、複数枚の磁気ディスクに均等に接触することが原水中の磁性フロックを効率的に除去する上で重要である。しかし、従来の磁気分離装置は分離槽内の水流が偏り易い。

（２）磁性フロックを分離槽内の原水中に略半水没させた構成の場合、磁気ディスクに吸着した磁性フロックは原水中では剥離し易く、磁気ディスクの回転により原水中から大気中に搬送された時点では乾燥するので磁気ディスク面に固着して剥がれにくくなる。従来の磁気分離装置は、原水中において磁気ディスクに一旦吸着した磁性フロックが剥離してしまう問題に対する対策、吸着された磁性フロックを大気中にて効率的に回収するための対策が十分とは言えない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、従来の磁気分離装置がかかえる磁性フロックの吸着分離効率、及び回収効率の問題を解消し、原水中に含有する磁性フロックを高性能に除去することができる磁気分離装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、前記目的を達成するために、磁性フロックを含有する原水が流入する分離槽と、前記分離槽内に配設された回転軸に所定間隔を有して並設され、前記磁性フロックを磁性力により吸着する複数枚の磁気ディスクと、吸着した磁性フロックを回収する回収手段と、を備えた磁気分離装置において、前記複数枚の磁気ディスクが前記分離槽の原水中に略半水没されるように配置され、前記分離槽の下端に形成された給水口から前記原水を分離槽内に上向流として給水すると共に、前記複数枚のそれぞれの磁気ディスクの真下には、前記給水口から給水された原水を前記磁気ディスク面の左右方向及び前記磁気ディスクの厚み方向に分流する分流部材が配設され、前記分離槽の前記回転軸と平行な両側には、前記磁気ディスクにより原水中の磁性フロックが除去された処理水が越流する一対のトラフが設けられ、前記分流部材は前記原水を分流し、各分流された原水を隣接する磁気ディスク間の間隙に流れ込むように案内することを特徴とする磁気分離装置を提供する。

請求項１によれば、分離槽の下端に形成した給水口から給水された原水は、分流部材に衝突して磁気ディスクの径方向左右と磁気ディスクの厚み方向に分流される。このように、給水口から給水された原水が分流部材に衝突して左右方向と磁気ディスクの厚み方向へ流れとして分流されることにより、磁気ディスク同士の間を流れる原水の流速が減速され、磁気ディスク同士の間をゆっくりとした上向流となって上昇する。これにより、原水中の磁性フロックを磁気ディスクに効率的に吸着することができる。

また、分離槽の前記回転軸と平行な両側には、磁気ディスクにより原水中の磁性フロックが除去された処理水が越流する一対のトラフが設けられているので、分流した流れが分離槽内で滞留することなく、処理水を速やかに分離槽外に排出することができる。

また、磁気ディスクの真下に分流部材を配置したことにより、原水が流速の速い上向流となって磁気ディスクの面近傍を流れることを防止できるので、磁気ディスクの面に一旦吸着した磁性フロックが剥離して原水中に脱落してしまうことがない。

請求項２は請求項１において、前記分流部材は、上端面の厚みが前記磁気ディスクの厚みと同等に形成されると共に、下端にいくに従って厚みが薄くなる断面楔形状に形成されていることを特徴とする。

請求項２で規定したように分流部材の形状を形成することで、給水口から給水された原水を磁気ディスクの径方向左右と厚み方向に精度良く分流することができる。

請求項３は請求項１又は２において、前記給水口は、前記回転軸方向に長い四角筒形状に形成されていることを特徴とする。

請求項３で規定したように給水口を回転軸方向に長い四角筒形状に形成することで、分離槽内に均等に給水され易く、磁性フロックの除去性能を一層向上できる。

請求項４は請求項１〜３の何れか１において、前記複数枚のそれぞれの磁気ディスクの外周面と、前記分離槽の内面との間には、基端部が前記分離槽内面に固定され、先端部が自由端として前記磁気ディスクの外周面に接触されたシール板が配設されていることを特徴とする。

請求項４によれば、複数枚のそれぞれの磁気ディスクの外周面と、分離槽の内面との間にシール板を配設するようにしたので、磁気ディスクの外周面をショートパスして、磁気ディスクの面に接触せずにトラフに越流する流れを防止できるので、磁性フロックの除去性能を一層向上できる。

請求項５は請求項１〜４の何れか１において、前記回収手段は、回転する磁気ディスクが大気中から原水中に進入する直前の磁気ディスク同士の間に、前記回転軸の近傍から前記分離槽の外部まで樋状に配設され、両側面上端のエッジ部分が磁気ディスク面に所定の付勢力を有して当接することにより、磁気ディスク面に吸着された磁性フロックを掻き取る樋状スクレーパと、樋状スクレーパ内に配設され、掻き取られて樋状スクレーパ内に落下堆積した磁性フロックを前記分離槽の外部まで搬送する搬送手段と、を備えたことを特徴とする。

請求項５によれば、回転する磁気ディスクが大気中から原水中に進入する直前の磁気ディスク同士の間に、回転軸の近傍から分離槽の外部まで樋状に配設され、両側面上端のエッジ部分が磁気ディスク面に所定の付勢力を有して当接することにより、磁気ディスク面に吸着された磁性フロックを掻き取る樋状スクレーパを設けたので、大気中において乾燥して磁気ディスク面に固着した磁性フロックであっても、確実に掻き取ることができ、掻き取った磁性フロックを確実に樋状スクレーパ内に回収することができる。

以上説明したように、本発明に係る磁気分離装置によれば、従来の磁気分離装置がかかえる磁性フロックの吸着分離効率、及び回収効率の問題を解消し、原水中に含有する磁性フロックを高性能に除去することができる。

以下、添付図面に従って本発明に係る磁気分離装置の好ましい実施の形態について詳説する。

図１は、本発明の磁気分離装置２０を、汚濁水浄化システム１０に組み込んだフローを説明するブロック図である。また、図２は、汚濁水浄化システム１０を構成する凝集装置１４、磁気分離装置２０、フィルター分離装置２４の概念図である。

図１に示すように、汚濁水浄化システム１０は、原水が原水ポンプ１２によって先ず凝集装置１４の急速攪拌槽１４Ａに送水される。また、原水ポンプ１２と急速攪拌槽１４Ａとをつなぐ配管途中に、磁性粉を添加する磁性粉添加装置１６と、凝集剤を添加する凝集剤添加装置１８とが設けられ、磁性粉及び凝集剤が配管内を流れる原水中に添加される。磁性粉としては、例えば四三酸化鉄を好ましく用いることができる。また、凝集剤としては、ポリ塩化アルミニウム、塩化鉄、硫酸第二鉄等の水溶性の無機凝集剤を好ましく用いることができる。尚、図示しなかったが、原水中に磁性粉や凝集剤を添加する前に、数ミリの大きさの比較的大きなゴミはストレーナーを設けて濾過しておくことが好ましい。

急速攪拌槽１４Ａでは、原水と、添加した磁性粉及び凝集剤とを高速回転する攪拌羽根１９で急速攪拌することにより、数十μｍ程度の大きさの微小な磁性フロックＦ（磁性マイクロフロックともいう）を形成する。攪拌羽根１９の先端部における回転周速としては、１〜２ｍ／秒程度で行うことが好ましい。磁性マイクロフロックには、磁性粉、原水中の固形浮遊粒子、バクテリア、プランクトン等が取り込まれる。

次に、磁性マイクロフロックを含有する原水は凝集装置１４の緩速攪拌槽１４Ｂに送水される。また、急速攪拌槽１４Ａと緩速攪拌槽１４Ｂとをつなぐ連通室１４Ｃの近傍に、高分子凝集剤を添加する高分子凝集剤添加装置２１が設けられ、連通室１４Ｃを流れる原水中に高分子凝集剤が添加される。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。

緩速攪拌槽１４Ｂは、磁性マイクロフロックと高分子凝集剤とを低速回転する攪拌羽根１９で緩やかに攪拌することにより、数百μｍ〜数ｍｍ程度の大きな磁性フロックＦを形成する。図２に示すように、緩速攪拌槽１４Ｂは、複数段の連続した多段攪拌槽（Ａ、Ｂ、Ｃ）として構成されることが好ましい。この場合、上流側の緩速攪拌槽Ａから下流側の緩速攪拌槽Ｃにいくに従って、攪拌羽根１９の回転速度が遅くなるように設定されている。これにより、上流側の緩速攪拌槽Ａから下流側の緩速攪拌槽Ｃにいくに従って、磁性フロックＦが成長していくと共に、成長した磁性フロックＦが破壊されることを防止できる。例えば、攪拌羽根１９の先端部における回転周速としては、緩速攪拌槽Ａが０．５〜１ｍ／秒程度、緩速攪拌槽Ｂが０．３〜０．７ｍ／秒程度、緩速攪拌槽Ｃが０．１〜０．３ｍ／秒程度であることが好ましい。

凝集装置１４は、図２に示したように、急速攪拌槽１４Ａ、連通室１４Ｃ、緩速攪拌槽１４Ｂとを一体構造の装置として構成することが好ましいが、それぞれを配管でつなぐこともできる。

大きさが成長した磁性フロックＦを含有する原水は、本発明の磁気分離装置２０に送水される。磁気分離装置２０は、原水中の磁性フロックＦを磁性力によって吸着分離するものであり、磁気分離装置２０によって、原水中の磁性フロックＦの約９０％が分離除去される。磁気分離装置２０の装置構成については、汚濁水浄化システム１０のフロー全体を説明した後で詳細に説明する。

磁気分離装置２０で除去された磁性フロックＦは、遠心分離機やベルトプレス機等の脱水装置２５により、含水率８０％程度まで低減された後、トラック等により埋め立て処分場や焼却場、あるいは堆肥製造工場等に送られる。

一方、磁気分離装置２０で処理された処理水は、次にフィルター分離装置２４に送水される。フィルター分離装置２４では、処理水が回転ドラムフィルタ２６の内側から外側に濾過され、処理水に残存する磁性フロックＦが除去される。

これにより、ゴミ、固形浮遊粒子、バクテリア、プランクトン等の汚濁物質が含まれる原水を浄化することができる。回転ドラムフィルタ２６に付着した磁性フロックＦは、回転ドラムフィルタ２６の上方に配設されたシャワーリング装置２８から洗浄水がシャワーリングされることによって、回転ドラムフィルタ２６内のホッパーに集積され、装置外に排出される。この場合、回転ドラムフィルタ２６によって浄化された処理水の一部を、循環ポンプ２９でシャワーリング装置２８に戻して洗浄水として再利用するとよい。また、シャワーリングにより磁性フロックＦを含む汚れた洗浄排水は、ポンプ３０により、原水ポンプの前段に戻される。

［磁気分離装置］
図３は、本発明の磁気分離装置２０の一部を断面で示した斜視図であり、図４は側面断面図、図５は正面断面図である。

これらの図に示すように、本発明の磁気分離装置２０は、主として、磁性フロックＦを含有する原水が流入する分離槽３２と、分離槽３２内に水平方向に配設された回転軸３４に所定間隔を有して並設され、磁性フロックＦを磁性力により吸着する複数枚の磁気ディスク３６と、磁気ディスク３６に吸着された磁性フロックＦを回収する回収手段３８とで構成される。尚、本実施の形態では３枚又は４枚の磁気ディスク３６の例で説明するが、枚数には限定されない。

分離槽３２は、上面が開放されると共に、両端面が側壁４１（図５参照）で閉塞された半円筒形状に形成される。分離槽３２の両側（図３の左右）には、回転軸３４と平行に形成された断面凹状の一対のトラフ４０が分離槽３２と一体形成されると共に、トラフ４０の外側には、トラフ４０と平行な断面凹状のフロック回収槽４２が設けられる。尚、フロック回収槽４２は、図３に示すように、回転する磁気ディスク３６が原水中に進入する右側（図３の右側）に設けられる。

また、図５のように、分離槽３２の一対の側壁４１の上部には、軸受３５を介して回転軸３４が回転自在に支持されると共に、回転軸３４の一端がモータ３９に連結される。そして、回転軸３４には、中心部に嵌合穴を有する複数枚の磁気ディスク３６が所定間隔を有して嵌合支持される。磁気ディスク３６同士の間には、磁気ディスク３６同士の間隔を調整すると共に、磁気ディスク３６の内周部を固定するスリーブ３１が設けられる。磁気ディスク３６同士の間隔は、磁気ディスク３６の厚みに対して１倍〜３倍の範囲に設定することが好ましい。間隔が１倍未満では原水が磁気ディスク３６同士の間に流れ込みにくくなると共に、３倍を超えて広過ぎると磁気ディスク３６同士の間に強い磁性力を発生しにくくなる。

また、回転軸３４に支持された複数枚の磁気ディスク３６は、分離槽３２内の原水中に１／２〜２／３の割合で水没させることが好ましい。このように磁気ディスク３６を部分的に水没させた構成の場合には、原水中で磁気ディスク３６に吸着させた磁性フロックＦを、磁気ディスク３６が回転して磁性フロックＦが大気中に搬送されたときに回収手段３８で回収することになる。従って、磁性フロックＦの吸着と回収との効率が最も良くなるように、磁気ディスク３６の水没率を設定することが重要である。このためには例えば、回転軸３４を回転自在に支持する一対の軸受３５を、図示しない一対の昇降装置に支持させて、磁気ディスク３６を油圧機構等により昇降させることにより水没率を可変できるように構成することも良い方法である。

また、分離槽３２の下端には、回転軸３４の軸線方向に長い四角筒形状の給水口４４が形成され、この給水口４４と凝集装置１４の出口とが四角筒状の配管４３（図４参照）で接続される。給水口４４には、複数の分流部材４６（図５参照）が配設される。この分流部材４６は、図５に示すように、それぞれの磁気ディスク３６の真下に配置され、上端面の厚みＷ１が磁気ディスク３６の厚みＷ２と同等に形成されると共に、下端にいくに従って厚みが薄くなる断面楔形状に形成される。また、図４から分かるように、分流部材４６の幅寸法Ｄ１は、給水口４４の幅Ｄ２よりも小さく、給水口４４に給水された原水が給水口４４と分流部材４６との間に形成された左右の隙間４４Ａ、４４Ｂに分流されるように構成される。

この分流部材４６により、給水口４４から給水された原水は、分流部材４６に衝突して図４に示すように磁気ディスク３６の径方向左右に分流される。このように、給水口４４から給水された原水が分流部材４６に衝突して左右方向へ２つの流れとして分流されることにより、磁気ディスク３６同士の間を流れる原水の流速が減速され、磁気ディスク３６同士の間をゆっくりとした上向流となって上昇する。これにより、原水中の磁性フロックＦを磁気ディスク３６に効率的に吸着することができる。また、上向流の流速を減速することで、磁気ディスク３６に一旦吸着した磁性フロックＦが剥離しにくくなる。

また、分流部材４６により、給水口４４から分離槽３２内に流入した原水は、図５に示すように、磁気ディスク３６の厚み方向にも分流される。これにより、磁気ディスク３６に吸着した磁性フロックＦが、給水口４４から給水された原水の水流で剥離することを防止できる。即ち、図５から分かるように、楔形状の分流部材４６を設けないと、磁気ディスク３６の外周面３６ａが給水口４４から給水された原水の上向流に直接曝されることになる。

即ち、図６に示すように、分流部材４６がない状態における原水の流れは、点線で示すように流速の速い上向流となって磁気ディスク３６の面近傍を流れるので、磁性フロックＦ面に吸着した磁性フロックＦのうち、特に外周面３６ａ部分に近い磁性フロックＦが原水の流れで掻き取られて原水中に脱落してしまう。これに対して、分流部材４６により磁気ディスク３６の外周面３６ａを原水の流れに直接曝さないようにすることで、給水口４４から流入した原水は、図５の実線で示すように、分流部材４６に当たって流速が遅くなり、更に磁気ディスク３６の厚み方向に分流される。これにより、磁気ディスク面に一旦吸着された磁性フロックＦが原水の流れで掻き取られることがない。

また、図４に示すように、分離槽３２には、磁気ディスク３６の外周面３６ａと分離槽３２内面との隙間をシールして、給水口４４から給水された原水が磁気ディスク３６の外周面３６ａをショートパスしてトラフ４０に流出しないためのシール板４８が設けられる。

シール板４８は、図７に示すように、基端部が分離槽３２に回動自在に支持された回動軸５０に固定されると共に、先端部が自由端として磁気ディスク３６の外周面３６ａに接触している。そして、回動軸５０は図示しないスプリング等により矢印方向に回転付勢されている。これにより、シール板４８は、磁気ディスク３６の外周面３６ａに対して所定の接触力で当接するので、磁気ディスクの回転を阻害することなく、原水が磁気ディスク３６の外周面３６ａをショートパスすることを防止できる。シール板４８の材質としては、磁気ディスク３６よりも柔らかい弾性体が好ましく、例えばゴム板を好適に使用できる。

次に、磁気ディスク３６について説明する。

磁気ディスク３６は、内部にドーナッ状の空洞が形成された非磁性体のケース４５内部に、永久磁石片３７に挟まれた強磁性体のディスク基板３３が配置されて構成される。尚、ディスク基板３３の中心部には、回転軸３４に挿通するための孔が形成されている。そして、回転軸３４には通常３枚以上の磁気ディスク３６が配設される。

かかる複数枚の磁気ディスク３６について、従来は図８（Ａ）に示すように、回転軸３４の両端部に配置される最外側磁気ディスク３６Ａも、回転軸３４の両端より内側中央寄りに配置される内側磁気ディスク３６Ｂも、強磁性体のディスク基板３３の両面に永久磁石片３７を配設していた。この為、最外側磁気ディスク３６Ａから分離槽３２外への磁気漏れの問題や、最外側磁気ディスク３６Ａの変形の問題が生じていた。

内側磁気ディスク３６Ｂの場合には、両側に対向する磁気ディスクが存在するので、磁気ディスク３６が等間隔で配置される限り、内側磁気ディスク３６Ｂの磁性力が平衡状態を保つので、磁気漏れや変形の心配はない。

この対策として、図８（Ｂ）に示すように、内側磁気ディスク３６Ｂについては従来通りディスク基板３３の両面に永久磁石片３７を配置し、強磁性体のディスク基板３３を永久磁石片３７同士で挟むようにする。一方、最外側磁気ディスク３６Ａについては、ディスク基板３３両面の内側面（内側磁気ディスク３６Ｂの側の面）のみに磁性力を発揮するための永久磁石片３７を配置し、ディスク基板３３の外側面には一枚の鉄板５２を配置して、ディスク基板３３を磁石と鉄板５２で挟むようにした。この場合、ディスク基板３３は、本質的に強磁性体であるが、鉄板５２は強磁性体でも非磁性体でもよい。また、ディスク基板３３と鉄板５２とは、一枚の厚い強磁性体で一体物として構成してもよい。これにより、最外側磁気ディスク３６Ａの剛性を内側磁気ディスク３６Ｂの剛性よりも大きくなるようにした。最外側磁気ディスク３６Ａのディスク基板３３の剛性をどの程度大きくするかは、内側磁気ディスク３６Ｂの磁性力に抗して最外側磁気ディスク３６Ａが変形しないことが必要である。従って、最外側磁気ディスク３６Ａと内側磁気ディスク３６Ｂとの距離、永久磁石片３７の磁性力、ディスク基板３３の材質等により、鉄板５２の厚みを適宜設定するとよい。

最外側磁気ディスク３６Ａの場合も内側磁気ディスク３６Ｂの場合も、強磁性体でディスク基板３３を製作する場合には、永久磁石片３７を磁気力によりディスク基板３３に直接貼り付けることも可能であるが、接着剤で貼り付ける方法がより好ましい。この際に、ケース４５内部に形成される空間に樹脂をモールドする構造形態も可能である。

また、磁気ディスク３６の剛性を高めるためには強磁性体のディスク基板３３の面に永久磁石片３７を嵌め込むポケット部（図示せず）を取り付けて、このポケット部に永久磁石片３７を嵌め込むようにしてもよい。

ディスク基板３３の面に多数の永久磁石片３７が固定された磁気ディスク３６の製作方法としては、ディスク基板３３を、基板３３両面のうちの少なくとも一方面に多数の穴である上記のポケット部を有するハニカム構造に形成するディスク基板形成工程と、形成されたディスク基板３３のポケット部に永久磁石片３７を嵌め込む磁石嵌め込み工程と、永久磁石片３７が嵌め込まれたディスク基板３３を、内部にドーナッ状の空洞が形成されたケース４５内部に収納する収納工程と、で構成される。

これにより、ポケット部の側壁がリブ（補強材）の役目をするので、剛性を高めることができる。この場合、ポケット部は、非磁性体の材料で形成することが必要であり、ポケット部を強磁性体のディスク基板３３に接着剤で貼り付ける。これは、ポケット部を磁性体（特に強磁性体）で形成すると、ポケット部の側壁に磁束が吸収され、結果として磁石表面近傍の磁場だけが強くなり、磁化方向に関し永久磁石片３７から離れた一に高い磁場が作りにくくなるためである。

このように最外側磁気ディスク３６Ａを構成することにより、簡単な対策で磁気シールドや磁気コイルを設けなくても磁気漏れを解消でき、しかも最外側磁気ディスク３６Ａが変形することもない。尚、ポケット部を備えた内側磁気ディスク３６Ｂを製作するには、ディスク基板３３の両面にポケット部を形成すればよい。

しかし、最外側磁気ディスク３６Ａのディスク基板３３の外側面に永久磁石片３７を配設しないことにより、最外側磁気ディスク３６Ａの外側面と分離槽３２内面との間を通過した原水は、磁性フロックＦが吸着分離されないままトラフに流出する危険がある。この対策として、図５に示すように、最外側磁気ディスク３６Ａの外側面と分離槽３２内面との間隙が、最外側磁気ディスク３６Ａの回転を阻害しない遮蔽部材５４で埋設されるようにした。遮蔽部材５４としては、最外側磁気ディスク３６Ａの回転を阻害しないことが必要であり、樹脂やスポンジ等の摩擦が小さく柔らかい素材のものを好適に使用することができる。これにより、最外側磁気ディスク３６Ａの外側面に永久磁石片３７を配設しなくても、磁性フロックＦがそのままトラフ４０に流出してしまうことはない。図５から分かるように、遮蔽部材５４でシールしても、最外側磁気ディスク３６Ａの外側面と分離槽３２内面との間に凹状の隙間が形成されるが、最外側磁気ディスク３６Ａが回転することで遠心力が作用するので、凹状の隙間に原水が滞留することはない。

また、最外側磁気ディスク３６Ａの剛性を高めるためには、磁気ディスク３６のケース４５自体をハニカム構造にする方法があり、この方法を採用することで、磁気ディスク３６の軽量化を図ることもできる。このハニカム構造の方法は、最外側磁気ディスク３６Ａに限らず、内側磁気ディスク３６Ｂについても適用できる。

次に、磁気ディスク３６に吸着された磁性フロックＦを回収するフロック回収手段３８について説明する。

フロック回収手段３８は、主として、樋状スクレーパ６０と、搬送手段６２とで構成される。

樋状スクレーパ６０は、回転する磁気ディスク３６が大気中から原水中に進入する直前の磁気ディスク３６同士の間に（図５参照）、回転軸３４近傍からフロック回収槽４２の上方まで樋状に配設される。そして、樋状スクレーパ６０の両側面上端のエッジ部分６０Ａが磁気ディスク３６の面に所定の付勢力を有して当接することにより、磁気ディスク３６の面に吸着された磁性フロックＦを掻き取るように構成される。

また、搬送手段６２は、樋状スクレーパ６０内に配設され、掻き取られて樋状スクレーパ６０内に落下堆積した磁性フロックＦをフロック回収槽４２の上方に搬送してフロック回収槽４２に落下させる。搬送手段６２としては、スクリューコンベア６４やヒレ付きベルトコンベア６６を好ましく使用することができ、図９〜図１１はスクリューコンベア６４の場合であり、図１２、図１３はヒレ付きベルトコンベア６６の場合である。尚、図９、図１０、図１２では、磁気ディスク３６の大気中部分のみに磁性フロックＦを図示した。

図９に示すように、樋状スクレーパ６０は、側面の上端エッジ部分６０Ａが磁気ディスク３６の面に所定の押圧力を有して当接していると共に、上端エッジ部分６０Ａはシャープな薄肉形状に形成される。これにより、時計周り方向に回転する磁気ディスク３６の面に吸着された磁性フロックＦは、樋状スクレーパ６０の上端エッジ部分６０Ａで掻き取られ、樋状スクレーパ６０内に落下する。

図９〜図１１に示すように、樋状スクレーパ６０内には、スクリューコンベア６４のスクリュー部６４Ａが収納され、スクリュー部６４Ａの一端がモータ６４Ｂに連結される。この場合、図１１に示すように、樋状スクレーパ６０の側面から底面に至る内面形状は、搬送のデッドスペースが形成されないように半円状にすることが好ましい。これにより、樋状スクレーパ６０内に落下堆積された磁性フロックＦは、スクリューコンベア６４によりフロック回収槽４２の上方まで搬送され、フロック回収槽４２に落下する。

また、搬送手段６２として、ヒレ付きベルトコンベア６６を採用する場合には、図１２、図１３に示すように構成される。即ち、ヒレ付きベルトコンベア６６は、磁気ディスク３６の径方向両側に一対のプーリ６８が配置され、この一対のプーリ同士の間に、ヒレ６９を有する無端状ベルト７０が巻き懸けられる。また、一対のプーリ６８のうちの一方が図示しないモータ等の駆動手段に連結される。この無端状ベルト７０は、磁気ディスク３６の面には接触しない。ヒレ６９は無端状ベルト７０の外側面に所定間隔を置いて多数配置され、無端状ベルト７０に対して垂直に形成される。この場合、図１３に示すように、樋状スクレーパ６０の側面から底面に至る内面形状は、搬送のデッドスペースが形成されないようにヒレ６９の形状に合わせることが好ましい。例えば、ヒレ６９の形状を逆台形にした場合には、樋状スクレーパ６０の内面形状も逆台形にする。

尚、図９〜図１３では、樋状スクレーパ６０の支持構造やヒレ付きベルトコンベア６６のプーリ６８の支持構造については特に示していないが、例えば磁気分離装置２０の装置本体に支持することができる。また、樋状スクレーパ６０の傾きについては、図１０（スクリューコンベア）では右上がりで示し、図１２（ヒレ付きベルトコンベア）では右下がりで示したが、右上がりに形成することがより好ましい。これは、樋状スクレーパ６０内に落下体積した磁性フロックＦが搬送手段６２で搬送される間に、磁性フロック中の水分が樋状スクレーパ６０を伝って流れるが、右上がりにすることで、水分がフロック回収槽４２に流れ込むことを防止できる。フロック回収槽４２に回収する磁性フロックＦはできるだけ低水分にして減容化を図ることが重要である。この為、樋状スクレーパ６０の右上がりの傾きを調整できるように、回収手段３８全体の傾きを調整する調整手段（図示せず）を設けることが好ましい。例えば、スクリューコンベア方式の回収手段３８の場合には、樋状スクレーパ６０の長さ方向中心部を回動軸で支持するようにして、シリンダ装置等の伸縮装置により樋状スクレーパ６０をシーソーのように揺動可能に構成することもできる。

次に、上記の如く構成された磁気分離装置２０の作用について説明する。

磁性フロックＦを含有した原水は、分離槽３２の下端に形成された給水口４４から流入し、分流部材４６によって分流される。この分流部材４６によって、原水は連続回転する磁気ディスク３６の面に対して左右両側に分流されると共に、磁気ディスク３６同士の間の強磁性空間に流れ込むように分流される。分流された原水が分離槽３２内を上昇する途中で、原水中の磁性フロックＦが磁気ディスク３６の面に吸着される。磁性フロックＦが吸着されて浄化された処理水は、磁性フロックＦの左右両側に設けられた一対のトラフ４０に越流する。

一方、磁気ディスク３６に吸着された磁性フロックＦは、磁気ディスク３６の連続回転により水面上の大気中に搬送され、大気中に露出する。磁性フロックＦが大気中に露出することにより、磁性フロックＦの水分が重力により磁気ディスク３６の面を伝って分離槽３２内に流れ落ちる。更に、磁気ディスク３６に吸着された磁性フロックＦは、磁気ディスク３６の磁性力により圧密化される。これにより、磁性フロックＦの脱水が促進され、含水率が約９０％のスラッジ状になる。

脱水が促進された磁性フロックＦは、磁気ディスク３６の連続回転により樋状スクレーパ６０の位置まで搬送され、樋状スクレーパ６０の側面エッジ部分６０Ａで掻き取られ、樋状スクレーパ６０内に落下する。樋状スクレーパ６０内に落下した磁性フロックＦは、スクリューコンベア６４又はヒレ付きベルトコンベア６６の搬送手段６２により搬送されて、フロック回収槽４２の上方まで搬送されてフロック回収槽４２に落下する。

かかる磁気分離装置２０による磁性フロックＦの磁気分離において、複数枚の磁気ディスク３６の真下に分流部材４６を設けたので、原水中の磁性フロックＦを磁気ディスク３６に効率的に吸着することができる。

また、磁気ディスクと分離槽との間にシール板４８を設けたことにより、磁性力が発揮されない磁気ディスク３６の外周面を原水がショ―トパスしてトラフ４０に越流しないようにできる。これにより、トラフ４０に越流する処理水の水質が悪化することがない。

また、回転軸３４に配設された複数枚の磁気ディスク３６のうち、内側磁気ディスク３６Ｂについては従来通りディスク基板３３の両面に永久磁石片３７を配置する一方、最外側磁気ディスク３６Ａについては、ディスク基板３３の内側面（内側磁気ディスクの側の面）のみに磁性力を発揮するための永久磁石片３７を配設した。そして、最外側磁気ディスク３６Ａの永久磁石片を配設するディスク基板３３の剛性が内側磁気ディスクのディスク基板の剛性よりも大きくなるようにした。この場合、ハニカム構造の磁気ディスク３６を採用すれば、必要な剛性を確保した上で、軽量化を図ることができる。

更には、最外側磁気ディスク３６Ａの外側面と分離槽３２内面との間に遮蔽部材５４を埋め込むようにした。これにより、最外側磁気ディスク３６Ａからの磁性漏れや変形を防止できると共に、最外側磁気ディスク３６Ａの外側面を原水が通過してトラフ４０に越流しないので、処理水の水質が悪くなることもない。

また、回収手段３８として、樋状スクレーパ６０を設けたことで、磁気ディスク３６に吸着した磁性フロックＦを確実に回収することができる。

本発明の磁気分離装置を組み込んだ汚濁水浄化システムのフローを示すブロック図汚濁水浄化システムを構成する装置の概念図本発明の磁気分離装置の一部を断面で示す斜視図本発明の磁気分離装置の側面断面図本発明の磁気分離装置の正面断面図本発明の磁気分離装置に設けた分流部材の作用を説明する説明図本発明の磁気分離装置に設けたシール板を説明する斜視図従来と本発明における最外側磁気ディスクの違いを説明する説明図本発明の磁気分離装置の磁気ディスクと樋状スクレーパとの関係を説明する説明図スクリューコンベア方式の回収手段を説明する説明図スクリューコンベアと樋状スクレーパとの関係を説明する説明図ヒレ付きベルトコンベア方式の回収手段を説明する説明図ヒレ付きベルトコンベア方式のヒレと樋状スクレーパとの関係を説明する説明図

符号の説明

１０…汚濁水浄化システム、１２…原水ポンプ、１４…凝集装置、１４Ａ…急速攪拌槽、１４Ｂ…緩速攪拌槽、１６…磁性粉添加装置、１８…凝集剤添加装置、１９…攪拌羽根、２０…磁気分離装置、２４…フィルター分離装置、２５…脱水装置、２６…回転ドラムフィルタ、２８…シャワーリング装置、２９…循環ポンプ、３０…ポンプ、３１…スリーブ、３２…分離槽、３３…ディスク基板、３４…回転軸、３５…軸受、３６…磁気ディスク、３７…永久磁石片、３８…回収手段、３９…モータ、４０…トラフ、４１…側壁、４２…フロック回収槽、４３…四角筒状の配管、４４…給水口、４５…ケース、４６…分流部材、４８…シール板、５０…回動軸、５２…補強部材、５５…蓋部材、６０…樋状スクレーパ、６２…搬送手段、６４…スクリューコンベア、６６…ヒレ付きベルトコンベア、６８…プーリ、６９…ヒレ、７０…無端状ベルト、Ｆ…磁性フロック

Claims

磁性フロックを含有する原水が流入する分離槽と、前記分離槽内に配設された回転軸に所定間隔を有して並設され、前記磁性フロックを磁性力により吸着する複数枚の磁気ディスクと、吸着した磁性フロックを回収する回収手段と、を備えた磁気分離装置において、
前記複数枚の磁気ディスクが前記分離槽の原水中に略半水没されるように配置され、前記分離槽の下端に形成された給水口から前記原水を分離槽内に上向流として給水すると共に、
前記複数枚のそれぞれの磁気ディスクの真下には、前記給水口から給水された原水を前記磁気ディスク面の左右方向及び前記磁気ディスクの厚み方向に分流する分流部材が配設され、
前記分離槽の前記回転軸と平行な両側には、前記磁気ディスクにより原水中の磁性フロックが除去された処理水が越流する一対のトラフが設けられ、
前記分流部材は前記原水を分流し、各分流された原水を隣接する磁気ディスク間の間隙に流れ込むように案内することを特徴とする磁気分離装置。
前記分流部材は、上端面の厚みが前記磁気ディスクの厚みと同等に形成されると共に、下端にいくに従って厚みが薄くなる断面楔形状に形成されていることを特徴とする請求項１の磁気分離装置。
前記給水口は、前記回転軸方向に長い四角筒形状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２の磁気分離装置。
前記複数枚のそれぞれの磁気ディスクの外周面と、前記分離槽の内面との間には、基端部が前記分離槽内面に固定され、先端部が自由端として前記磁気ディスクの外周面に接触されたシール板が配設されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１の磁気分離装置。
前記回収手段は、
回転する磁気ディスクが大気中から原水中に進入する直前の磁気ディスク同士の間に、前記回転軸の近傍から前記分離槽の外部まで樋状に配設され、両側面上端のエッジ部分が磁気ディスク面に所定の付勢力を有して当接することにより、磁気ディスク面に吸着された磁性フロックを掻き取る樋状スクレーパと、
樋状スクレーパ内に配設され、掻き取られて樋状スクレーパ内に落下堆積した磁性フロックを前記分離槽の外部まで搬送する搬送手段と、を備えたことを特徴とする請求項１〜４の何れか１の磁気分離装置。