JPH0975629A - 水浄化用磁気分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 浄化磁気分離部と別の磁界発生手段を設けず
に洗浄水から分離物を分離、濃縮する水浄化用磁気分離
装置を提供することにある。 【構成】 汚濁物質を凝集させ磁性フロックとして含む
原水を浄化する磁気分離装置であって、該原水を下方か
ら入れる浄化磁気分離容器１５ａ、該容器１５ａの外側
面を囲む電磁コイル１６、該容器１５ａ内に装填され原
水中の磁性フロックを吸着する高勾配磁気フィルタ２０
ａ、該容器１５ａ上部から排出する処理水を貯える処理
水貯槽２３、該処理水を用い磁気フィルタ２０ａに吸着
した磁性フロックを逆洗した排水を貯える逆洗排水貯槽
２９ａ、浄化磁気分離容器１５ａを上下に貫通した濃縮
磁気分離容器１５ｂ、該容器１５ｂ内に装填され貯槽２
９ａからの逆洗排水中の磁性フロックを吸着する別の高
勾配磁気フィルタ２０ｂ等を備え、磁気フィルタ２０ｂ
に吸着した磁性フロックを処理水により洗い出して濃縮
排水を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水浄化用磁気分離装置
に係り、特に原水中の汚濁物質を磁性フロックとして分
離し、さらに該磁性フロックを逆洗する際に生じる排水
を濃縮するに好適な水浄化用磁気分離装置の構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】水浄化用の高勾配電磁フィルタに外部か
ら印加する磁場発生装置として、直流電源による電磁石
を用いる。この構造は化学工学、第４５巻、第４号（１
９８１年）第２３５頁から２３９頁に記載されている。
高勾配電磁フィルタを鉄製のヨークで囲み、このヨーク
を磁力線の通路にして磁力線漏洩の防止をかねている。
ヨークの内側に磁界発生手段のコイルが、更に中央部に
高勾配電磁フィルタを収納したフィルタ容器が配置され
ており、このフィルタ容器の中には多数の孔が開いた磁
極が高勾配電磁フィルタを挟んで上下に対置している。
ここで、高勾配磁気フィルタは磁性細線で構成され、例
えば金網状の磁性ステンレス細線や金属ウール等を充填
している。このフィルタに蓄積した分離物（磁性フロッ
ク）は、磁場を無くした後水洗される。この水洗で生じ
る排水からさらに分離物を分離、濃縮する方法について
は、浄化磁気分離部とは別の永久磁石に分離物を吸着す
る脱水工程が特開昭６０−２４４３９０号公報に開示さ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術では排水から磁性フロックの分離物を分離、濃縮す
るために、浄化磁気分離部と別の永久磁石等の磁界発生
手段を設けなければならない問題があった。

【０００４】本発明の目的は、浄化磁気分離部と別の磁
界発生手段を設けずに、排水から磁性フロックでなる分
離物を分離、濃縮する水浄化用磁気分離装置を提供する
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１の水浄化用磁気分離装置は、汚濁物質
を含む原水に磁性粉体と凝集剤を添加し、この凝集剤に
より汚濁物質と磁性粉体とを凝集させてなる磁性フロッ
クを含む原水を、浄化する装置であって、磁性フロック
を含む原水を下方から導入する第１の磁性容器と、第１
の磁性容器の外周側面に沿って設けた電磁コイルと、第
１の磁性容器内に装填され原水に含む磁性フロックを吸
着する第１の磁気フィルタと、第１の磁性容器上部から
排出される原水を処理水として貯留する処理水貯槽と、
処理水貯槽からの処理水を用いて第１の磁気フィルタに
吸着した磁性フロックを逆洗する際に排出する逆洗排水
を貯留する逆洗排水貯槽と、第１の磁性容器及び第１の
磁気フィルタを上下方向に貫通して設けた第２の磁性容
器と、第２の磁性容器内に装填され逆洗排水貯槽から送
給される逆洗排水に含む磁性フロックを吸着する第２の
磁気フィルタとを備え、第２の磁気フィルタに供給され
る逆洗排水及び処理水は第２の磁性容器の上部から導入
し、また第２の磁気フィルタに吸着した磁性フロックを
処理水貯槽からの処理水により洗い出して逆洗排水より
磁性フロックが高濃度の濃縮排水を得ることを特徴とす
る。

【０００６】そして第１の水浄化用磁気分離装置は、第
１の磁性容器に磁性フロックを含む原水を導入する時、
同時に第２の磁性容器に逆洗排水を導入して、処理水及
び濃縮排水を得るように運転することが好ましい。

【０００７】また上記目的を達成するために、本発明の
第２の水浄化用磁気分離装置は、上記第１の水浄化用磁
気分離装置と同様に、磁性フロックを含む原水を浄化す
る装置であり、第１の水浄化用磁気分離装置の構成要素
のうちの第１の磁性容器、電磁コイル、第１の磁性容器
内に装填された磁気フィルタ、処理水貯槽及び逆洗排水
貯槽を有しており、その他に第１の磁性容器と電磁コイ
ル間に配置され、逆洗排水貯槽からの逆洗排水から磁性
フロックを掻きだす回転スクリュを設置された第２の磁
性容器と、第２の磁性容器の外周面を覆い、それぞれ環
状の強磁性体と非磁性体とを交互に積層してなる磁場勾
配発生筒体と、を備えたことを特徴とする水浄化用磁気
分離装置。

【０００８】そして第２の水浄化用磁気分離装置は、第
１の磁性容器に磁性フロックを含む原水を導入する時、
同時に前記第２の磁性容器に逆洗排水を導入して、処理
水の生成及び磁性フロックの掻きだしを行うとよい。ま
た第２の水浄化用磁気分離装置において、逆洗排水は第
２の磁性容器の上部から供給し、回転スクリュは第２の
磁性容器内壁面に付着する磁性フロックを上方に掻き上
げるように構成することが好ましい。

【０００９】

【作用】本発明の第１の水浄化用磁気分離装置による処
理工程は次のとおりである。

【００１０】(1)磁性フロックを含む原水を、第１の磁
性容器内に装填した第１の磁気フィルタにより濾過し
て、磁性フロックを第１の磁気フィルタに吸着させて、
浄化する工程、(2)第1の磁気フィルタから磁性フロック
を除去するために逆洗する工程、(3)磁性フロックを含
む逆洗排水を第２の磁気フィルタで濾過して、該第２の
磁気フィルタに磁性フロックを吸着させる工程、(4)第
２の磁気フィルタから磁性フロックを除去する処理水を
流し、逆洗排水より磁性フロック濃度を高めた濃縮排水
を得る工程からなる。(1)の工程と(4)の工程は、それぞ
れ別の時間帯で実施してもよいが、同時に実施すること
により装置の運転時間を短縮することができる。

【００１１】本発明の第２の水浄化用磁気分離装置によ
る処理工程は、上記(1)、(2)の工程と次の(3')工程から
なる。(3')逆洗排水を、回転スクリュを内蔵する第２の
磁性容器に導入し、磁場勾配発生円筒により高い勾配の
磁場が生じる第２の磁性容器の内壁面に付着する磁性フ
ロックを回転スクリュで掻きだす工程。なお、(1)の工
程と(3')の工程は、それぞれ別の時間帯で実施してもよ
いが、同時に実施することにより装置の運転時間を短縮
できる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１により説明す
る。水処理する原水には、磁気分離工程への前処理とし
て、例えば四三酸化鉄等の磁性粉と、アルミニウムを含
む硫酸バン土やポリ塩化アルミニュウムの凝集剤とを加
えて撹絆し、原水中の固形浮遊物や藻類、菌類、微生物
の汚濁物質は、凝集剤によって磁性粉と結合してコロイ
ド状の、多数の磁性を持った磁性フロックとなる。これ
ら磁性フロックは、高勾配磁気フィルタを通過する際
に、フィルタを構成する磁性細線の表面に吸引されて原
水中から分離される。

【００１３】本実施例の磁気分離装置を用いた浄化する
システムの運転は次のように行われる。貯水池１の原水
は導水管２から大きなゴミを取るためのフィルタ３を通
してポンプ４ａで原水貯槽５にいったん蓄えられ、この
原水６に、薬剤調整装置７から四三酸化鉄の磁性粉とポ
リ塩化アルミニュウム等の凝集剤とを導管８を通じて加
え、撹拌槽９でモータ１０で回転する撹拌機１１で撹拌
し、磁性フロックを含む前処理水１２を製造する。前処
理水１２は、弁１３を通じて導水管１４を通り浄化磁気
分離容器１５a内に流入する。

【００１４】磁気分離部は、前処理水１２を下方から導
入する第１の磁性容器として浄化磁気分離容器１５ａ、
該容器１５ａの側面を取り巻く電磁コイルとして空心コ
イル１６、該容器１５ａ内に設置された第１の磁気フィ
ルタとして高勾配磁気フィルタ２０ａ、このフィルタ２
０ａの上下面をそれぞれ覆い上下方向に多数の貫通穴を
有する各多孔磁極１８ａおよび空心コイル１６を外側か
ら囲む鉄製のヨーク１９を備えている。さらに浄化磁気
分離容器１５ａを貫通して第２の磁気容器として小さな
濃縮磁気分離容器１５ｂが設けられ、該容器１５ｂは第
２の磁気フィルタとしてもう一つの高勾配磁気フィルタ
２０ｂ、このフィルタ２０ａの上下面をそれぞれ覆う各
多孔磁極１８ｂを内蔵している。

【００１５】また、磁気分離部に配管接続する各種貯槽
が設けられている。即ち、浄化磁気分離容器１５ａ上部
から排出された処理水を貯留する処理水貯槽２３、高勾
配磁気フィルタ２０ａを逆洗する際に浄化磁気分離容器
１５ａから排出する排水を貯留する逆洗排水貯槽２９
ａ、もう一つの高勾配磁気フィルタ２０ｂを洗浄する際
に濃縮磁気分離容器１５ｂから排出する濃縮排水を貯留
する濃縮排水貯槽２９ｂが設置されている。

【００１６】前処理水１２の浄化の際には、空心コイル
１６に直流電源装置１７から直流電源を流す。直流電流
に比例した磁場が、円筒状の浄化磁気分離容器１５ａ内
に発生し、磁場は通水用の多孔磁極１８ａによって高勾
配磁気フィルタ２０全面にわたって均一化され、そして
鉄製のヨーク１９は、磁力線の通路となって磁力線の外
部漏洩を防止する。均一化された磁場によって、高勾配
磁気フィルタ２０ａの磁性細線充填物、すなわち磁性を
有する金網、金属ウールなどを磁化する。浄化磁気分離
容器１５ａ内の磁場は、磁化された磁性細線充填物のた
めに乱れを生じ、局部的に磁束の疎密ができ、高磁場勾
配となる部分が多数発生する。磁性フロックを含んだ前
処理水１２を下方から上向流で送水すると、原水中の磁
性フロックは充填物の磁性細線表面に大きな磁力で捕捉
され、浄化された原水は処理水として弁２１ａ、導水管
２２ａを通り処理水貯槽２３にいったん蓄えられ、導水
管２４ａを通じて貯水池１に戻される。

【００１７】磁性フロックが一定量高勾配磁気フィルタ
２０ａに捕捉された後、磁気分離の性能を回復させるた
めに、高勾配磁気フィルタ２０ａの逆洗が行われる。逆
洗は、先ず弁１３を閉じて前処理水１２の送水を止め
る。次に、直流電源１７を切り、磁場を無くした後に高
勾配磁気フィルタ２０ａの上部から弁２１ａを通じて、
処理水貯槽２３に溜めた処理水を洗浄水として所定の量
逆流させ、逆洗排水貯槽２９ａの弁２５ａを開く。ま
た、この時、空気タンク２６から弁２７ａ、導管２８ａ
を通じて空気を供給しエヤーバブリングを行いながら磁
性細線表面に付着した磁性フロックを洗浄除去し、洗浄
後の排水を逆洗排水貯槽２９ａに蓄える。ここで、洗浄
水は高勾配磁気フィルタ２０ａの充填容積の３倍から４
倍の量を使用するため、フィルタ２０ａに吸着された磁
性フロックの濃度はかなり薄められる。この後、逆洗排
水貯槽２９ａの弁２５ａ、空気タンク２６の弁２７aを
閉じ、再び空心コイル１６に直流電源装置１７から直流
電源を流し、撹拌槽９の弁１３を開いて、前処理水１２
の磁気分離を再開する。

【００１８】前処理水１２を浄化する磁気分離運転中
に、その前に逆洗した逆洗排水貯槽２９ａ内の逆洗排水
は、導水管２２ｂ、弁２１ｂを通り、空心コイル１６の
磁界中に配置した円筒状の濃縮磁気分離容器１５ｂ内に
通水する。濃縮磁気吸着容器１５ｂ内の磁場は多孔磁極
１８ｂによって均一化され、高勾配磁気フィルタ２０ｂ
で乱れを生じ、局部的に磁束の疎密ができ、高磁場勾配
となる部分が多数発生する。通水により逆洗排水中の磁
性フロックは高勾配磁気フィルタ２０bに吸着され、処
理水はポンプ４bにより導水管２４c、弁２５cを通じて
貯水池１に戻される。この運転時に、処理水貯槽２３と
濃縮磁気分離容器１５ｂとの接続配管に設けた弁２１
c、空気タンクと濃縮磁気分離容器１５ｂとの接続配管
に設けた弁２７ｂ、濃縮排水貯槽２９ｂの弁２５bは閉
じられている。

【００１９】高勾配磁気フィルタ２０aの充填空間より
小さな空間に充填された高勾配磁気フィルタ２０bに蓄
積した磁性フロックは、高勾配磁気フィルタ２０aの逆
洗運転時に、濃縮磁気分離容器１５ｂから貯水池１への
戻り管に設けられた弁２５cを閉じ、処理水貯槽２３か
ら濃縮磁気分離容器１５ｂへの配管に設けた弁２１c、
空気タンクから濃縮磁気分離容器１５ｂへの配管に設け
た２７b、濃縮排水貯槽２９ｂの弁２５bを開ける。洗浄
水は弁２１cを通り濃縮磁気吸着容器１５bに流入し、同
時に空気タンク２６から弁２７b、導管２８bを通じて空
気を供給しエヤーバブリングを行いながら磁性細線表面
に付着した磁性フロックを洗浄除去し、この洗浄により
高濃度に磁性フロック含む濃縮排水を濃縮排水貯槽２９
bに蓄える。ここで、使用される洗浄水は高勾配磁気フ
ィルタ２０bの充填空間の３倍下ら４倍の量が使用され
るので、濃縮洗浄水中の磁性フロックの濃度は前工程で
得た逆洗排水よりさらに濃くなっており、磁性フロック
一定量当りの排水の容積は小さくなる。濃縮排水は、別
途濃縮排水貯槽２９bから運び出され、埋め立て地等に
廃棄されたり、焼却されるが、容積が小さくなった為
に、その処理コストは大幅に低減される。

【００２０】本発明の一実施例によれば、逆洗排水を濃
縮させるための濃縮磁気分離部を、原水を処理する浄化
磁気分離部の磁界発生手段で発生する磁界内に設置した
ので、逆洗排水を濃縮させるための磁界発生手段を省略
でき、浄化装置の製造コストを低減できる効果がある。

【００２１】本発明になる他の実施例を図２に示す。本
実施例が図１と異なる点は、濃縮磁気吸着部を、原水を
処理する浄化磁気分離部の外側で、かつ濃縮磁気吸着部
を浄化磁気分離部の磁界発生手段で発生する磁界内に設
置し、濃縮磁気吸着部を機械的な磁性フロック掻き取り
構造にしたところにある。浄化磁気分離の運転と浄化磁
気分離部の逆洗運転フローは図１の場合と同一である。

【００２２】原水に磁性粉、凝集剤を添加した前処理水
１２を浄化する磁気分離運転中に、その前に逆洗した逆
洗排水貯槽２９a内の逆洗排水は、導水管２２b、弁２５
bを通り、空心コイル１６の磁界中で、かつ浄化磁気分
離容器１５aの外周部に配置した円筒状の濃縮磁気吸着
容器３０内に通水する。濃縮磁気吸着容器３０内、特に
濃縮磁気吸着容器３０内壁部に高い磁気勾配が発生する
ように、濃縮磁気吸着容器３０の外周に、例えばそれぞ
れ環状の強磁性体と非磁性体とを交互に積層した磁場勾
配発生円筒体３１を配置する。したがって、逆洗排水中
の磁性フロックは、濃縮磁気吸着容器３０の内壁に吸着
し、磁性フロックを除去された処理水はポンプ４bによ
り、導水管２４c、弁２５cを通じて貯水池１に戻され
る。濃縮磁気吸着容器３０の内壁部に吸着した磁性フロ
ックは、モータ３２で回転する掻き取りスクリュウ３３
により、濃縮磁気吸着容器３０の内壁に沿って上方に移
動し、磁性フロック回収槽３４に回収される。

【００２３】本実施例によれば、磁性フロックを逆洗せ
ずに連続的に濃縮できるので、洗浄水中の磁性フロック
の濃度はさらに濃くなっており、その最終的な廃棄物の
体積はさらに小さくなる。また、濃縮磁気吸着容器３０
を浄化磁気分離部の外側に配置できるので、原水を浄化
する浄化磁気分離部空間を広くでき、より多くの浄化処
理量を確保できる。容積が小さくなった磁性フロック
は、別途磁性フロック回収槽３４から運び出され、最終
的には埋め立て地等に廃棄されたり、焼却されるが、容
積が小さくなった為に、その処理コストはさらに大幅に
低減される。

【００２４】なお、以上で述べた原水とは、河川，ダ
ム，湖沼，海水，貯め池，工業廃水，下水，雨水等でそ
れを汚濁する不純物を含んだ水であり、不純物とは有機
物，無機物や微生物等の物体，金属物，非金属物，土
壌，放射性物質，金属イオン等のものである。特に重金
属イオンを含んだ原水に硫酸第１鉄のような２価の鉄イ
オンとアルカリを加えて重金属イオンを水酸化第１鉄の
沈殿と共沈させたあと、空気で酸化して沈殿をフェライ
ト化する。このフェライト化によって重金属は磁性分離
ができる。この場合、重金属イオンのみの分離が目的で
あれば、凝集剤は不要となる。したがって、この場合、
原水には、前処理として硫酸第１鉄，アルカリ溶液及び
空気を注入し撹拌槽で処理した後、磁気分離部に前処理
水を導くようにすればよい。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、浄化磁気分離部と別の
磁界発生手段を設けずに逆洗排水から磁気フロックでな
る分離物を分離、濃縮できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の水浄化用磁気分離装置を備
えた浄化システムの構成図。

【図２】本発明の他の実施例の水浄化用磁気分離装置を
備えた浄化システムの構成図。

【符号の説明】

１ 貯水池 ３ フィルタ ４ ポンプ４ ５ 原水貯槽 ６ 原水 ７ 薬剤調整装置７（磁性粉、凝集剤） ９ 撹拌槽 １１ 撹拌機 １５a 浄化磁気分離容器 １５b 濃縮磁気吸着容器 １６ 空心コイル １７ 直流電源装置 １８ａ、１８ｂ 多孔磁極 １９ ヨーク ２０ａ、２０ｂ 高勾配磁気フィルタ ２３ 処理水貯槽 ２６ 空気タンク ２９ａ 逆洗排水貯槽 ２９ｂ 濃縮排水貯槽 ３０ 濃縮磁気吸着容器 ３１ 磁場勾配発生円筒体 ３３ 掻き取りスクリュウ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 汚濁物質を含む原水に磁性粉体と凝集剤
   を添加し、該凝集剤により汚濁物質と磁性粉体とを凝集
   させてなる磁性フロックを含む原水を、浄化する水浄化
   用磁気分離装置において、 磁性フロックを含む原水を下方から導入する第１の磁性
   容器と、第１の磁性容器の外周側面に沿って設けた電磁
   コイルと、第１の磁性容器内に装填され、原水に含む磁
   性フロックを吸着する第１の磁気フィルタと、第１の磁
   性容器上部から排出される原水を処理水として貯留する
   処理水貯槽と、処理水貯槽からの処理水を用いて第１の
   磁気フィルタに吸着した磁性フロックを逆洗する際に排
   出する逆洗排水を貯留する逆洗排水貯槽と、第１の磁性
   容器及び第１の磁気フィルタを上下方向に貫通して設け
   た第２の磁性容器と、第２の磁性容器内に装填され、逆
   洗排水貯槽から送給される逆洗排水に含む磁性フロック
   を吸着する第２の磁気フィルタとを備え、第２の磁気フ
   ィルタに供給される逆洗排水及び処理水は第２の磁性容
   器の上部から導入し、また第２の磁気フィルタに吸着し
   た磁性フロックを処理水貯槽からの処理水により洗い出
   して逆洗排水より磁性フロックが高濃度の濃縮排水を得
   ることを特徴とする水浄化用磁気分離装置。
2. 【請求項２】 前記第１の磁性容器に磁性フロックを含
   む原水を導入する時、同時に前記第２の磁性容器に逆洗
   排水を導入して、前記処理水及び前記濃縮排水を得るこ
   とを特徴とする請求項１記載の水浄化用磁気分離装置。
3. 【請求項３】 汚濁物質を含む原水に磁性粉体と凝集剤
   を添加し、該凝集剤により汚濁物質と磁性粉体とを凝集
   させてなる磁性フロックを含む原水を、浄化する水浄化
   用磁気分離装置において、 磁性フロックを含む原水を下方から導入する第１の磁性
   容器と、第１の磁性容器の外周側面を囲って設けた電磁
   コイルと、第１の磁性容器内に装填され原水に含む磁性
   フロックを吸着する磁気フィルタと、磁気フィルタを通
   り磁性容器原水上部から排出された原水を処理水として
   貯留する処理水貯槽と、処理水貯槽からの処理水を用い
   て磁気フィルタに吸着した磁性フロックを逆洗した際に
   排出する逆洗排水を貯留する逆洗排水貯槽と、第１の磁
   性容器と電磁コイル間に配置され、逆洗排水貯槽からの
   逆洗排水から磁性フロックを掻きだす回転スクリュを設
   置された第２の磁性容器と、第２の磁性容器の外周面を
   覆い、それぞれ環状の強磁性体と非磁性体とを交互に積
   層してなる磁場勾配発生筒体と、を備えたことを特徴と
   する水浄化用磁気分離装置。
4. 【請求項４】 前記第１の磁性容器に磁性フロックを含
   む原水を導入する時、同時に前記第２の磁性容器に逆洗
   排水を導入して、前記処理水の生成及び前記磁性フロッ
   クの掻きだしを行うことを特徴とする請求項３記載の水
   浄化用磁気分離装置。
5. 【請求項５】 逆洗排水は第２の磁性容器の上部から供
   給し、回転スクリュは第２の磁性容器内壁面に付着する
   磁性フロックを上方に掻き上げることを特徴とする請求
   項３記載の水浄化用磁気分離装置。
6. 【請求項６】 汚濁物質を含む原水に磁性粉体と凝集剤
   を添加し、該凝集剤により汚濁物質と磁性粉体とを凝集
   させてなる磁性フロックを、磁界発生手段が発生する磁
   場内に配置した第１の磁性吸着手段を有する第１の磁気
   分離部により水と分離処理する水浄化用磁気分離装置に
   おいて、 第１の磁性吸着手段を逆洗する逆洗手段と、該逆洗によ
   り第１の磁気分離部から排出される磁性フロックを含む
   排水を濾過し該磁界発生手段が発生する磁場空間内に配
   置した第２の磁性吸着手段を有する第２の磁気分離部
   と、さらに該第２の磁気分離部に洗浄水を通水して第２
   の磁性吸着手段に蓄積した磁性フロックを第１の磁気分
   離部から排出される排水より磁性フロックを高濃度にし
   て排出する洗浄手段とを設けたことを特徴とする磁気分
   離装置。