JP6845538B2 - マグネタイト強磁性物質懸濁微粒子の除去設備 - Google Patents
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Description
本発明は、かかる事情に鑑みてなされるもので、重金属類が付着したマグネタイト微粒子を水から効率的に分離することが可能なマグネタイト強磁性物質懸濁微粒子の除去設備を提供することを目的とする。
図1、図2(A)、(B)に示すように、本発明の一実施の形態に係るマグネタイト強磁性物質懸濁微粒子の除去設備10は、マグネタイト微粒子懸濁水W’を送り出す排水路11を有する浄化装置12と、排水路11から送り出されたマグネタイト微粒子懸濁水W’を貯留してマグネタイト微粒子懸濁水W’に浮遊しているマグネタイト微粒子Mを沈殿させ、マグネタイト微粒子懸濁水W’の上澄みを送り出す沈殿装置13を備え、重金属類Hを含む処理対象水Wから重金属類Hを取り除く設備である。以下、詳細に説明する。
平面視して仕切板17によって分割された貯留槽15の一側に、上方から重金属類Hを含む処理対象水Wが供給され、平面視して仕切板17によって分割された貯留槽15の他側に、排水路11が連結されている。
本実施の形態において、鉄粒状物Fは、70wt%以上のFeが主要成分である。なお、図1では、鉄粒状物Fを球体で描いているが、鉄粒状物Fの形状が球体に限定されないのは言うまでもない。
排水路11は、図1、図2(A)に示すように、水平に配された筒状の水平領域11aを有し、排水路11の水平領域11aには、ソレノイドコイル18が取り付けられている。本実施の形態では、排水路11の水平領域11aの軸心とソレノイドコイル18の軸心は一致している。
排水路11内を流れる金属付着粒子P(即ち、重金属類Hが付着したマグネタイト微粒子M)には、排水路11内にマグネタイト微粒子懸濁水W’の流れに沿った磁界Qが発生することで、マグネタイト微粒子懸濁水W’の流れに沿って両側にそれぞれS極及びN極の磁極が生じる。そのため、重金属類Hが付着したマグネタイト微粒子Mは、排水路11の水平領域11aを流れながら、マグネタイト微粒子懸濁水W’の流れに沿って鎖状につながるものと考えられる。
更に、スチールウール20は、排水路11の水平領域11a内を流れるマグネタイト微粒子懸濁水W’の流速を低下させるので、スチールウール20がない場合と比較して、重金属類Hが付着したマグネタイト微粒子Mが排水路11の水平領域11a内を通過するのに要する時間は長くなり、重金属類Hが付着したマグネタイト微粒子Mの鎖状につながる数はより多くなる。
貯留槽21は、上流側の領域に排水路11から送り出されたマグネタイト微粒子懸濁水W’が流入する流入部23を有し、下流側の領域にマグネタイト微粒子懸濁水W’の上澄みを送り出す排水管24が連結されている。
鉛直方向に配置された仕切部材22の下端は、図1に示すように、貯留槽21の底まで距離を有する位置にあって、マグネタイト微粒子懸濁水W’が流入部23側から流出部25側に流れる流通領域が確保されている。そのため、流入部23に流入したマグネタイト微粒子懸濁水W’は、仕切部材22に沿って下向きに進み、仕切部材22の下端と貯留槽21の底部との間(流通領域)を通過した後、流出部25に向かって進む。従って、貯留槽21の仕切部材22を挟んで上流側の領域では、貯留槽21に蓄えられているマグネタイト微粒子懸濁水W’内で下向きの流れが発生する。
ここで、重金属類Hが付着したマグネタイト微粒子Mは、排水路11の磁界Qが発生している水平領域11a内から磁界Qが発生していない貯留槽21内に進むことによって、重金属類Hが付着したマグネタイト微粒子M間の付着力によって鎖状につながった状態(チェーンクラスタ)からそれぞれ重金属類Hが付着した多数のマグネタイト微粒子Mが一塊に集合した状態(フロック)となる。
また、フロックは質量が大きくなり、貯留槽21の仕切部材22で区切られた上流側の領域で生じる下向きの流れに乗り下向きの慣性力を持つ。そして、下向きの流れは貯留槽21の底に衝突して方向転換した後に貯留槽21の仕切部材22で区切られた下流側領域で上向きの流れとなる。
よって、流入部23に流入するマグネタイト微粒子懸濁水W’に含有されるマグネタイト微粒子Mの多くは、貯留槽21内に沈殿することとなる。
排水管24から貯留槽29に流入したマグネタイト微粒子懸濁水W’に含有されているマグネタイト微粒子M(排水管24から送り出された貯留槽21内のマグネタイト微粒子懸濁水W’の上澄みに残留していたマグネタイト微粒子M)は、鉛直方向に配置された仕切部材30に沿って下方に向かうマグネタイト微粒子懸濁水W’の流れと、磁石32の磁力と、重力によって、大半が貯留槽29内を沈降する。大半のマグネタイト微粒子Mが貯留槽29の底に沈殿したマグネタイト微粒子懸濁水W’の上澄みは、排水管31から送り出される。
そして、貯留槽21、29、34にそれぞれ沈殿したマグネタイト微粒子M及び遠心分離機38でマグネタイト微粒子懸濁水W’から分離されたマグネタイト微粒子Mはそれぞれ貯留槽21、29、34及び遠心分離機38から取り出され破棄される。
第1の実験は、フロック成長に関するものである。まず、内径46mm外径50mm長さ1000mmのアクリル製パイプの排水路に、長さ600mm巻線回数3360のソレノイドコイルを取り付け、排水路にマグネタイト微粒子懸濁水を流量1.5リットル毎分で通水し、排水路を通過したマグネタイト微粒子懸濁水をシリンジにとった。そして、メンブレンフィルター(東洋濾紙株式会社のDISMIC)で、シリンジにとっていたマグネタイト微粒子懸濁水200mLを濾過し、濾過の前後で計測したメンブレンフィルターの重量差をメンブレンフィルターが捕捉したマグネタイト微粒子の重量とした。
なお、定常状態でサンプリングするために、ソレノイドコイルへの通電の入り切りを変えた後は、排水路への通水を1時間以上行ってから、シリンジでマグネタイト微粒子懸濁水をとるようにした。また、マグネタイト微粒子懸濁水を濾過した前後でのメンブレンフィルターの重量の計測は、恒温乾燥器により110℃で24時間乾燥した後に行った。
ソレノイドコイルに電流を通電しなかった実験結果を表1に、ソレノイドコイルに電流を通電した実験結果を表2にそれぞれ示す。
その結果、沈澱装置に流入するマグネタイト微粒子懸濁水の総鉄は8ppmであり、2つ目の補助沈殿装置から排出される液体の総鉄は2ppmであった、よって、重量比で4分の3のマグネタイト微粒子が、沈殿装置及び補助沈殿装置に沈澱したことが確認された。
例えば、補助沈殿装置は必ずしも必要ではなく、補助沈殿装置を設ける場合、補助沈殿装置を一つのみ設けるようにしてもよい。
また、浄化装置の排水路内には、スチールウール以外の強磁性体を設けて排水路内の磁界を強くしてもよく、非磁性体の繊維状物を設けてマグネタイト微粒子懸濁水の流速を低下するようにしてもよく、排水路内に何も設けないようにしてもよい。排水路内に強磁性体を設ける場合、強磁性体は、ハニカム状又は砂礫状であってもよい。
そして、浄化装置の処理部内で鉄粒状物からマグネタイト微粒子を生成する必要はなく、予め準備しておいたマグネタイト微粒子を浄化装置の処理部に供給するようにしてもよい。
Claims (4)
- マグネタイト微粒子懸濁水を送り出す排水路を有する浄化装置と、
前記排水路から送り出された前記マグネタイト微粒子懸濁水を貯留して該マグネタイト微粒子懸濁水に含まれているマグネタイト微粒子を沈殿させ、該マグネタイト微粒子懸濁水の上澄みを送り出す沈殿装置とを備え、
前記排水路には、該排水路内に前記マグネタイト微粒子懸濁水の流れに沿った磁界、あるいは、該マグネタイト微粒子懸濁水の流れと反対向きの磁界を発生させるソレノイドコイルが取り付けられ、
前記沈殿装置は、前記排水路から送り出された前記マグネタイト微粒子懸濁水が流入する流入部、及び、該マグネタイト微粒子懸濁水の上澄みが流れ出る流出部を有し、該マグネタイト微粒子懸濁水を貯留する貯留槽と、前記貯留槽内の下側に前記マグネタイト微粒子懸濁水が前記流入部側から前記流出部側に流れる流通領域を確保した状態で、平面視して、該貯留槽を該流入部側と該流出部側で二分する仕切部材と、前記貯留槽の下方に設けられた磁石を更に備えることを特徴とするマグネタイト強磁性物質懸濁微粒子の除去設備。 - 請求項1記載のマグネタイト強磁性物質懸濁微粒子の除去設備において、前記排水路の前記ソレノイドコイルが取り付けられた領域には、内側に強磁性体が設けられていることを特徴とするマグネタイト強磁性物質懸濁微粒子の除去設備。
- 請求項2記載のマグネタイト強磁性物質懸濁微粒子の除去設備において、前記強磁性体は繊維状又はハニカム状又は砂礫状であって、前記排水路の前記ソレノイドコイルが取り付けられた領域の内側に充填されていることを特徴とするマグネタイト強磁性物質懸濁微粒子の除去設備。
- 請求項1〜3のいずれか一に記載のマグネタイト強磁性物質懸濁微粒子の除去設備において、前記沈殿装置から送り出された前記マグネタイト微粒子懸濁水の上澄みを貯留して、該マグネタイト微粒子懸濁水の上澄みに残留していた前記マグネタイト微粒子を沈殿させる補助沈殿装置を更に備えることを特徴とするマグネタイト強磁性物質懸濁微粒子の除去設備。
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