JP5362641B2 - 磁気分離装置及びこの磁気分離装置を搭載した船舶 - Google Patents
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Description
本発明は、磁気分離装置及びこの磁気分離装置を搭載した船舶に関し、特に、船舶等の揺動する移動体に搭載して使用する磁気分離装置において、移動体の揺動があっても磁気分離装置の分離槽の両側に形成された処理水流出縁から流出する処理水の水量を均等化するようにした磁気分離装置及びこの磁気分離装置を搭載した船舶に関するものである。
下水、工場排水、船舶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提案され、実用化されてきている。
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、この分離方式を、マグシード法と呼んでいる。
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、この分離方式を、マグシード法と呼んでいる。
そして、図４に示すように、従来の磁気分離装置Ａ’は、導入部２１を介して磁性フロックを含有する原水が導入される分離槽２と、この分離槽２内に配設された回転軸４に、スペーサ４ａを介在することによって、間隔をおいて並設され、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３とを備えるようにしている。
そして、磁性フロックが磁気ディスク３によって吸着、除去された処理水は、分離槽２の両側に形成された四角堰を構成する処理水流出縁２２からオーバーフローすることにより流出し、分離槽２の外側に設けられた外側水槽１０を介して系外に排出するようにしている。
そして、磁性フロックが磁気ディスク３によって吸着、除去された処理水は、分離槽２の両側に形成された四角堰を構成する処理水流出縁２２からオーバーフローすることにより流出し、分離槽２の外側に設けられた外側水槽１０を介して系外に排出するようにしている。
ところで、近年、船舶排水、特に、バラスト水に含まれる水生生物が外来種として生態系に影響を与える問題が指摘されており、このための対策が多方面から検討されている（例えば、特許文献１参照。）。
そして、例えば、図５に示す船舶に搭載されるバラスト水処理装置において、バラスト水の前処理及び／又は後処理を行うために、磁気分離装置を組み込むことが検討されてきている。
そして、例えば、図５に示す船舶に搭載されるバラスト水処理装置において、バラスト水の前処理及び／又は後処理を行うために、磁気分離装置を組み込むことが検討されてきている。
しかしながら、船舶に搭載された磁気分離装置は、船舶が揺動することによって、当然同じように揺動することとなる。
そして、磁気分離装置Ａ’の分離槽２の両側に形成された処理水流出縁２２からオーバーフローすることにより流出する処理水の水量は、越流水深ｈの３／２乗に比例するが、分離槽２が傾くと、越流水深ｈが変動し、これにより、分離槽２の両側に形成された処理水流出縁２２から流出する処理水の水量が不均等になり、その結果、磁気ディスク３の間を流通する水量が不均一となり、磁気ディスク３による磁性フロックの吸着、除去性能に悪影響を与えるという問題があった。
そして、磁気分離装置Ａ’の分離槽２の両側に形成された処理水流出縁２２からオーバーフローすることにより流出する処理水の水量は、越流水深ｈの３／２乗に比例するが、分離槽２が傾くと、越流水深ｈが変動し、これにより、分離槽２の両側に形成された処理水流出縁２２から流出する処理水の水量が不均等になり、その結果、磁気ディスク３の間を流通する水量が不均一となり、磁気ディスク３による磁性フロックの吸着、除去性能に悪影響を与えるという問題があった。
なお、船舶においては、船舶自体の揺動を減衰する構造が提案されている（例えば、特許文献２及び３参照。）が、構造が大がかりになるという問題があった。
本発明は、上記磁気分離装置の有する問題点に鑑み、船舶等の揺動する移動体に搭載して使用する磁気分離装置において、移動体の揺動があっても磁気分離装置の分離槽の両側に形成された処理水流出縁から流出する処理水の水量が均等になるようにすることができる磁気分離装置及びこの磁気分離装置を搭載した船舶を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本第１発明の磁気分離装置は、船舶等の揺動する移動体に搭載する磁気分離装置であって、磁性フロックを含有する原水が導入される分離槽と、該分離槽内に配設された回転軸に間隔をおいて並設され、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を備えた磁気分離装置において、前記分離槽の両側に形成された処理水流出縁の位置より高い水位に分離槽から排出された処理水を滞留させる外側水槽を設け、単位時間において、前記外側水槽の処理水流出部から排出する処理水流量と分離槽の導入部から導入される原水流量とが均衡するようにしたことを特徴とする。
また、同じ目的を達成するため、本第２発明の磁気分離装置は、船舶等の揺動する移動体に搭載する磁気分離装置であって、磁性フロックを含有する原水が導入される分離槽と、該分離槽内に配設された回転軸に間隔をおいて並設され、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を備えた磁気分離装置において、前記分離槽の両側に形成された処理水流出縁の位置より高い水位に分離槽から排出された処理水を滞留させる外側水槽を設け、該外側水槽の処理水流出部に流水抵抗板を配設することにより、分離槽の両側に形成された処理水流出縁から流出する処理水の水量が両側で均等になるようにしたことを特徴とする。
また、本発明の船舶は、上記本第１発明又は本第２発明の磁気分離装置を搭載した船舶に係るものである。
本第１及び第２発明の磁気分離装置及びこれらの磁気分離装置を搭載した船舶によれば、磁気分離装置を、船舶等の揺動する移動体に搭載して使用した場合に、移動体の揺動によって外側水槽及び分離槽が傾くことによる磁気分離装置の分離槽の両側の外側水槽の処理水流出部から排出される処理水の水量、すなわち、磁気分離装置の分離槽の両側に形成された処理水流出縁から流出する処理水の水量の変動率を低く抑え、これにより、磁気ディスクの間を流通する水量を磁気ディスクの処理性能上、許容できる範囲に抑えて、略均一にすることができ、磁気ディスクによる磁性フロックの吸着、除去性能を一定の範囲内に維持することができる。
そして、特に、バラスト水に含まれる水生生物が外来種として生態系に影響を与える問題の解消に寄与することができる。
そして、特に、バラスト水に含まれる水生生物が外来種として生態系に影響を与える問題の解消に寄与することができる。
特に、処理水流出部に流水抵抗板を配設することにより、分離槽の両側に形成された処理水流出縁から流出する処理水の水量をより一層均等化することができる。
以下、本発明の磁気分離装置及びこれらの磁気分離装置を搭載した船舶の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
図１〜図２に、本発明の磁気分離装置の一実施例を示す。
この磁気分離装置Ａは、導入部２１を介して磁性フロックを含有する原水が導入される分離槽２と、この分離槽２内に配設された回転軸４に、スペーサ４ａを介在することによって、間隔をおいて並設され、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３とを備えた磁気分離装置において、分離槽２の両側に形成された処理水流出縁２２の位置より高い水位に分離槽２から排出された処理水を滞留させる外側水槽１を設け、この外側水槽１の処理水流出部５に流水抵抗板６を配設することにより、分離槽２の両側に形成された処理水流出縁２２から流出する処理水の水量を均等化するようにしている。
ここで、外側水槽１の処理水流出部５から排出する単位時間当たりの処理水流量と、分離槽２の導入部２１から導入される単位時間当たりの原水流量とが均衡するようにする。
この磁気分離装置Ａは、導入部２１を介して磁性フロックを含有する原水が導入される分離槽２と、この分離槽２内に配設された回転軸４に、スペーサ４ａを介在することによって、間隔をおいて並設され、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３とを備えた磁気分離装置において、分離槽２の両側に形成された処理水流出縁２２の位置より高い水位に分離槽２から排出された処理水を滞留させる外側水槽１を設け、この外側水槽１の処理水流出部５に流水抵抗板６を配設することにより、分離槽２の両側に形成された処理水流出縁２２から流出する処理水の水量を均等化するようにしている。
ここで、外側水槽１の処理水流出部５から排出する単位時間当たりの処理水流量と、分離槽２の導入部２１から導入される単位時間当たりの原水流量とが均衡するようにする。
これによって、磁気分離装置Ａを、船舶等の揺動する移動体に搭載して使用した場合、より具体的には、例えば、図５に示す船舶に搭載されるバラスト水処理装置として使用した場合に、移動体の揺動によって外側水槽１及び分離槽２が傾くことによる磁気分離装置Ａの分離槽２の両側の外側水槽１の処理水流出部５から排出される処理水の水量、すなわち、磁気分離装置Ａの分離槽２の両側に形成された処理水流出縁２２から流出する処理水の水量の変動率を低く抑え、これにより、磁気ディスク３の間を流通する水量を磁気ディスク３の処理性能上、許容できる範囲に抑えて、略均一にすることができ、磁気ディスク３による磁性フロックの吸着、除去性能を一定の範囲内に維持することができる。
そして、近年、船舶排水、特に、バラスト水に含まれる水生生物が外来種として生態系に影響を与える問題が指摘されているが、このバラスト水の前処理（バラスト水として導入する際の処理）及び／又は後処理（バラスト水を排出する際の処理）にこの磁気分離装置Ａを利用することによって、この問題の解消に寄与することができる。
また、流水抵抗板６を配設することによって、磁気ディスク３までの位置で除去できなかった異物、例えば、バラスト水として導入する海水に含まれる海草、魚介類、ごみ等を、流水抵抗板６によって捕捉、除去することができる。
そして、近年、船舶排水、特に、バラスト水に含まれる水生生物が外来種として生態系に影響を与える問題が指摘されているが、このバラスト水の前処理（バラスト水として導入する際の処理）及び／又は後処理（バラスト水を排出する際の処理）にこの磁気分離装置Ａを利用することによって、この問題の解消に寄与することができる。
また、流水抵抗板６を配設することによって、磁気ディスク３までの位置で除去できなかった異物、例えば、バラスト水として導入する海水に含まれる海草、魚介類、ごみ等を、流水抵抗板６によって捕捉、除去することができる。
この場合において、分離槽２の内周面は、磁気ディスク３の外周面に沿うように湾曲し曲面（円筒面）で構成し、分離槽２の内周面と磁気ディスク３の外周面との間には、例えば、数ｍｍ〜１０ｍｍ程度、本実施例においては、５ｍｍ程度の隙間が形成されるようにする。
これにより、磁気ディスク３の回転を円滑に行うことができるとともに、分離槽２の内周面と磁気ディスク３の外周面との隙間から磁性フロックを含有する原水が直接流出させることを防止し、原水に含まれる磁性フロックが磁気ディスク３によって確実に吸着、除去されるようにする。
これにより、磁気ディスク３の回転を円滑に行うことができるとともに、分離槽２の内周面と磁気ディスク３の外周面との隙間から磁性フロックを含有する原水が直接流出させることを防止し、原水に含まれる磁性フロックが磁気ディスク３によって確実に吸着、除去されるようにする。
また、流水抵抗板６を、パンチングメタルで構成することができる。
これにより、流水抵抗板６の流水抵抗の値を任意に設定することができる。
なお、流水抵抗板６には、パンチングメタルのほか、金属製の有孔板、さらには、塩化ビニル樹脂、ＡＢＳ樹脂等の合成樹脂製の有孔板を使用することもできる。
これにより、流水抵抗板６の流水抵抗の値を任意に設定することができる。
なお、流水抵抗板６には、パンチングメタルのほか、金属製の有孔板、さらには、塩化ビニル樹脂、ＡＢＳ樹脂等の合成樹脂製の有孔板を使用することもできる。
また、流水抵抗板６を、外側水槽１の処理水流出部５に着脱可能に配設することができる。
これにより、流水抵抗板６に目詰まり等が生じた場合には、流水抵抗板６を容易に清掃したり、交換することができる。
なお、流水抵抗板６の目詰まりに対しては、このほか、必要に応じて、分離槽２に導入される原水を停止した状態で、逆洗ノズル７から逆洗水を流水抵抗板６に対して噴射するように構成したり（この場合、逆洗水の供給は、手動又は（定期的に）自動で行うことができる。）（図１（ａ）の左側の流水抵抗板６参照。）、流水抵抗板６を蝶番６ａを介して開閉可能（下向きに揺動可能）に構成する（この場合、流水抵抗板６の揺動は、手動又は（定期的に）自動で行うことができる。）（図１（ｃ）の流水抵抗板６参照。）ことによって、流水抵抗板６の目詰まりを解消することができる。
これにより、流水抵抗板６に目詰まり等が生じた場合には、流水抵抗板６を容易に清掃したり、交換することができる。
なお、流水抵抗板６の目詰まりに対しては、このほか、必要に応じて、分離槽２に導入される原水を停止した状態で、逆洗ノズル７から逆洗水を流水抵抗板６に対して噴射するように構成したり（この場合、逆洗水の供給は、手動又は（定期的に）自動で行うことができる。）（図１（ａ）の左側の流水抵抗板６参照。）、流水抵抗板６を蝶番６ａを介して開閉可能（下向きに揺動可能）に構成する（この場合、流水抵抗板６の揺動は、手動又は（定期的に）自動で行うことができる。）（図１（ｃ）の流水抵抗板６参照。）ことによって、流水抵抗板６の目詰まりを解消することができる。
この磁気分離装置Ａは、船舶等の揺動する移動体に搭載して使用した場合に、移動体の揺動によって外側水槽１及び分離槽２が傾くことによる磁気分離装置Ａの分離槽２の両側の外側水槽１の処理水流出部５から排出される処理水の水量、すなわち、磁気分離装置Ａの分離槽２の両側に形成された処理水流出縁２２から流出する処理水の水量の変動率を低く抑えることができ、これにより、磁気ディスク３の間を流通する水量を磁気ディスク３の処理性能上、許容できる範囲に抑えて、略均一にすることができ、磁気ディスク３による磁性フロックの吸着、除去性能を一定の範囲内に維持することができるものである。
そして、この磁気分離装置Ａにおいて、磁気分離装置Ａの分離槽２の両側に形成された処理水流出縁２２から流出する処理水の水量の変動率を低く抑えることができる原理は、以下のとおりである。
そして、この磁気分離装置Ａにおいて、磁気分離装置Ａの分離槽２の両側に形成された処理水流出縁２２から流出する処理水の水量の変動率を低く抑えることができる原理は、以下のとおりである。
図４に示す従来の磁気分離装置Ａ’において処理水は、分離槽２の両側に形成された四角堰を構成する処理水流出縁２２からオーバーフローすることにより流出し、分離槽２の外側に設けられた外側水槽１０を介して系外に排出するようにしているため、分離槽２の両側に形成された処理水流出縁２２からオーバーフローすることにより流出する処理水の水量は、越流水深ｈの３／２乗に比例することとなる。
このときの一方の処理水流出縁２２から流出する処理水の水量ｑ’は、例えば、以下の式で表される。
ｑ’＝Ｃｂｈ（３／２）
Ｃ＝１．７８５＋０．００２９５／ｈ＋０．２３７ｈ／Ｗ−０．４２８×〔（Ｂ−ｂ）ｈ／（ＷＢ）〕（１／２）＋０．０３４×（Ｂ／Ｗ）（１／２）
ここで、
ｑ’：流出水量
ｈ：越流水深
Ｂ：水路幅
Ｗ：せき高さ
ｂ：越流幅
Ｃ：流量係数
である。
上記の式からも明らかなように、越流水深ｈの変動によって、分離槽２の両側に形成された処理水流出縁２２から流出する処理水の水量が大きく変動することになる。
このときの一方の処理水流出縁２２から流出する処理水の水量ｑ’は、例えば、以下の式で表される。
ｑ’＝Ｃｂｈ（３／２）
Ｃ＝１．７８５＋０．００２９５／ｈ＋０．２３７ｈ／Ｗ−０．４２８×〔（Ｂ−ｂ）ｈ／（ＷＢ）〕（１／２）＋０．０３４×（Ｂ／Ｗ）（１／２）
ここで、
ｑ’：流出水量
ｈ：越流水深
Ｂ：水路幅
Ｗ：せき高さ
ｂ：越流幅
Ｃ：流量係数
である。
上記の式からも明らかなように、越流水深ｈの変動によって、分離槽２の両側に形成された処理水流出縁２２から流出する処理水の水量が大きく変動することになる。
これに対して、本実施例の磁気分離装置Ａにおいては、磁気分離装置Ａの分離槽２の両側の外側水槽１の処理水流出部５から排出される処理水の水量は、外側水槽１における処理水の水深Ｈの１／２乗に比例することとなる。
このときの一方の処理水流出縁２２、つまり流水抵抗板６の孔から流出する処理水の水量ｑは、例えば、以下の式で表される。
ｑ＝Ｃ・ａ・（２ｇＨ）（１／２）
ここで、
ｑ：流出水量
Ｈ：水深
ａ：孔の面積（流水抵抗板に形成されている孔の合計面積）
Ｃ：流量係数
ｇ：重力加速度
である。
上記の式からも明らかなように、本実施例の磁気分離装置Ａにおいては、従来の磁気分離装置Ａ’と比較して、分離槽２の両側に形成された処理水流出縁２２から流出する処理水の水量の変動率を低く抑えることができることになる。
このときの一方の処理水流出縁２２、つまり流水抵抗板６の孔から流出する処理水の水量ｑは、例えば、以下の式で表される。
ｑ＝Ｃ・ａ・（２ｇＨ）（１／２）
ここで、
ｑ：流出水量
Ｈ：水深
ａ：孔の面積（流水抵抗板に形成されている孔の合計面積）
Ｃ：流量係数
ｇ：重力加速度
である。
上記の式からも明らかなように、本実施例の磁気分離装置Ａにおいては、従来の磁気分離装置Ａ’と比較して、分離槽２の両側に形成された処理水流出縁２２から流出する処理水の水量の変動率を低く抑えることができることになる。
それぞれの流出水量ｑ、ｑ’の変化量のイメージを図３に示す。
また、シミュレーションした結果を表１に示す。
表１の計算結果から、約３０ポイントの抑制効果があることがいえる。
また、シミュレーションした結果を表１に示す。
表１の計算結果から、約３０ポイントの抑制効果があることがいえる。
以上、本発明の磁気分離装置及びこれを搭載した船舶について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
本発明の磁気分離装置は、磁気分離装置を搭載した船舶等の移動体の揺動があっても磁気分離装置の分離槽の両側に形成された処理水流出縁から流出する処理水の水量が略均一になるようにでき、これにより、磁気ディスクの間を流通する水量を磁気ディスクの処理性能上、許容できる範囲に抑えて、略均一にすることができ、磁気ディスクによる磁性フロックの吸着、除去性能を一定の範囲内に維持することができることから、船舶等の揺動する移動体に搭載して使用する磁気分離装置の用途に好適に用いることができる。
また、この磁気分離装置を搭載した船舶は、バラスト水に含まれる水生生物が外来種として生態系に影響を与える問題の解消に寄与することができることから、外洋を航行する船舶に好適に用いることができる。
また、この磁気分離装置を搭載した船舶は、バラスト水に含まれる水生生物が外来種として生態系に影響を与える問題の解消に寄与することができることから、外洋を航行する船舶に好適に用いることができる。
Ａ 磁気分離装置
１ 外側水槽
２ 分離槽
２１ 導入部
２２ 処理水流出縁
３ 磁気ディスク
４ 回転軸
５ 処理水流出部
６ 流水抵抗板
８ 船舶
１ 外側水槽
２ 分離槽
２１ 導入部
２２ 処理水流出縁
３ 磁気ディスク
４ 回転軸
５ 処理水流出部
６ 流水抵抗板
８ 船舶
Claims (4)
- 船舶等の揺動する移動体に搭載する磁気分離装置であって、磁性フロックを含有する原水が導入される分離槽と、該分離槽内に配設された回転軸に間隔をおいて並設され、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を備えた磁気分離装置において、前記分離槽の両側に形成された処理水流出縁の位置より高い水位に分離槽から排出された処理水を滞留させる外側水槽を設け、単位時間において、前記外側水槽の処理水流出部から排出する処理水流量と分離槽の導入部から導入される原水流量とが均衡するようにしたことを特徴とする磁気分離装置。
- 磁性フロックを含有する原水が導入される分離槽と、該分離槽内に配設された回転軸に間隔をおいて並設され、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を備えた磁気分離装置において、前記分離槽の両側に形成された処理水流出縁の位置より高い水位に分離槽から排出された処理水を滞留させる外側水槽を設け、単位時間において、前記外側水槽の処理水流出部から排出する処理水流量と分離槽の導入部から導入される原水流量とが均衡するようにした磁気分離装置を搭載したことを特徴とする船舶。
- 船舶等の揺動する移動体に搭載する磁気分離装置であって、磁性フロックを含有する原水が導入される分離槽と、該分離槽内に配設された回転軸に間隔をおいて並設され、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を備えた磁気分離装置において、前記分離槽の両側に形成された処理水流出縁の位置より高い水位に分離槽から排出された処理水を滞留させる外側水槽を設け、該外側水槽の処理水流出部に流水抵抗板を配設することにより、分離槽の両側に形成された処理水流出縁から流出する処理水の水量が両側で均等になるようにしたことを特徴とする磁気分離装置。
- 磁性フロックを含有する原水が導入される分離槽と、該分離槽内に配設された回転軸に間隔をおいて並設され、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を備えた磁気分離装置において、前記分離槽の両側に形成された処理水流出縁の位置より高い水位に分離槽から排出された処理水を滞留させる外側水槽を設け、該外側水槽の処理水流出部に流水抵抗板を配設することにより、分離槽の両側に形成された処理水流出縁から流出する処理水の水量が両側で均等になるようにした磁気分離装置を搭載したことを特徴とする船舶。
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