JP2006289218A - Magnetic separation method and water treatment method - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic separation method and a water treatment method for improving treatment efficiency. <P>SOLUTION: The magnetic separation method includes: a catching process of making liquid to be treated containing a magnetic substance flow in a flow path 5, making it pass through a magnetic filter 9 and catching the magnetic substance by the magnetic filter 9; and a regenerating process of making washing liquid flow to the flow path 5 and removing the caught magnetic substance from the magnetic filter 9. The flow velocity of the washing liquid in the regenerating process is higher than the flow velocity of the liquid to be treated in the catching process, and the magnetic flux density of a magnetic field formed at the position of the magnetic filter 9 in the regenerating process is the same as the magnetic flux density of the magnetic field formed at the position of the magnetic filter 9 in the catching process. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、磁気分離方法及び水処理方法に関するものである。   The present invention relates to a magnetic separation method and a water treatment method.

従来、強磁性体の磁気フィルタを用いて被処理液中の磁性物質を除去する磁気分離方法が知られている。このような方法では、まず、被処理液を流動路で流動させ、被処理液を流動路に形成された磁場内に位置する磁気フィルタに通過させて、被処理液中の磁性物質を磁気フィルタで捕集する。そして、流動路に形成された磁場をゼロとし磁気フィルタの吸引力をなくした状態で、流動路に洗浄用液を流動させて、捕集された磁性物質を磁気フィルタから除去し、磁気フィルタの再生を行う。このように、上記磁気分離方法では、捕集作業とフィルタ再生作業とを１サイクルとして、交互に繰り返すことで、磁気フィルタの捕集能力を１サイクルごとに回復させながら、被処理液の処理が行われていた。なお、このような方法は、文献等に記載されているものではなく、磁気分離方法の基礎となる技術的思想であるので、先行技術文献情報はない。   2. Description of the Related Art Conventionally, a magnetic separation method for removing a magnetic substance in a liquid to be processed using a ferromagnetic magnetic filter is known. In such a method, first, the liquid to be treated is caused to flow in the flow path, and the liquid to be treated is passed through a magnetic filter located in the magnetic field formed in the flow path, so that the magnetic substance in the liquid to be treated is filtered. Collect with. Then, in a state where the magnetic field formed in the flow path is zero and the attractive force of the magnetic filter is eliminated, the cleaning liquid is caused to flow in the flow path, and the collected magnetic substance is removed from the magnetic filter. Perform playback. As described above, in the magnetic separation method, the collection process and the filter regeneration process are alternately performed as one cycle, so that the liquid to be processed can be processed while the collection capability of the magnetic filter is restored every cycle. It was done. In addition, since such a method is not described in literature etc. but is the technical idea used as the foundation of a magnetic separation method, there is no prior art literature information.

しかしながら、上記磁気分離方法において、捕集作業とフィルタ再生作業との間で作業を移行する際に電磁石の励磁・消磁を行う必要があるが、磁場の発生源として超電導式電磁石を採用する場合には、特に、磁場発生源の交流損による発熱を抑えるため、所定以下の増加・減少速度で電磁石に供給する電流を変化させ、緩やかに励磁・消磁を行う必要がある。このため、１サイクル中には、磁場発生源を励磁・消磁するための時間を設定する必要があり、この間は捕集作業とフィルタ再生作業の何れの作業も行われないことになる。従って、上記磁気分離方法によれば、１サイクル中で捕集作業が行われる時間の割合が低下し、その結果、全体的な処理効率の低下を招くという問題があった。   However, in the above magnetic separation method, it is necessary to excite and demagnetize the electromagnet when shifting the work between the collection work and the filter regeneration work, but when a superconducting electromagnet is used as the magnetic field generation source. In particular, in order to suppress the heat generation due to the AC loss of the magnetic field generation source, it is necessary to perform excitation / demagnetization gently by changing the current supplied to the electromagnet at an increase / decrease rate below a predetermined value. For this reason, it is necessary to set a time for exciting and demagnetizing the magnetic field generation source during one cycle, and neither the collection work nor the filter regeneration work is performed during this period. Therefore, according to the magnetic separation method, there is a problem in that the rate of time during which the collection operation is performed in one cycle is reduced, and as a result, the overall processing efficiency is reduced.

そこで、本発明は、処理効率を向上することができる磁気分離方法及び水処理方法を提供することを目的とする。   Then, an object of this invention is to provide the magnetic separation method and water treatment method which can improve processing efficiency.

本発明者らは、磁気フィルタが磁性物質に対する吸引力を有している場合であっても、洗浄用液の流速を大きくすることで、磁気フィルタに捕集された磁性物質を払い落として磁気フィルタを再生することが可能であることを見出し、本発明を完成した。   Even when the magnetic filter has an attractive force to the magnetic substance, the inventors have increased the flow rate of the cleaning liquid to remove the magnetic substance collected by the magnetic filter and magnetically. The present invention has been completed by finding that the filter can be regenerated.

すなわち、本発明に係る磁気分離方法は、磁性物質を含む被処理液を流動路で流動させ、被処理液を流動路内に形成した磁場内に位置する磁気フィルタに通過させて、被処理液中の磁性物質を磁気フィルタで捕集する捕集工程と、流動路に洗浄用液を流動させ、磁気フィルタに捕集された磁性物質を磁気フィルタから除去する再生工程と、を備え、再生工程において流動路を流動する洗浄用液の流速は、捕集工程において流動路を流動する被処理液の流速よりも大きく、再生工程において磁気フィルタの位置に形成する磁場の磁束密度は、捕集工程において磁気フィルタの位置に形成する磁場の磁束密度と同じであることを特徴とする。   That is, in the magnetic separation method according to the present invention, a liquid to be processed containing a magnetic substance is caused to flow in a flow path, and the liquid to be processed is passed through a magnetic filter positioned in a magnetic field formed in the flow path. A collecting step for collecting the magnetic substance in the magnetic filter, and a regeneration step for causing the cleaning liquid to flow in the flow path and removing the magnetic substance collected in the magnetic filter from the magnetic filter. The flow rate of the cleaning liquid flowing in the flow path is larger than the flow rate of the liquid to be processed flowing in the flow path in the collection process, and the magnetic flux density of the magnetic field formed at the position of the magnetic filter in the regeneration process is The magnetic flux density is the same as that of the magnetic field formed at the position of the magnetic filter.

この磁気分離方法では、捕集工程において、被処理液を流動路において比較的小さな流速で流動させる。この場合、被処理液中の磁性物質は、形成した磁場内で磁化された磁気フィルタを通過する際に、磁気フィルタの吸引力によってこの磁気フィルタに捕集される。一方、再生工程では、磁気フィルタの位置に捕集工程と同じ磁束密度の磁場を形成し、洗浄用液を流動路において比較的大きな流速で流動させる。この場合、磁気フィルタは磁性物質に対して捕集工程と同じ吸引力を有しているが、洗浄用液の流速を、捕集工程における被処理液の流速よりも大きくすることで、磁気フィルタに捕集されている磁性物質を払い落とすことができ、磁気フィルタの再生が可能になる。このように、上記磁気分離方法によれば、捕集工程と再生工程との間で、磁気フィルタの位置に形成する磁場の磁束密度を変化させる必要がないので、磁場発生源の励磁・消磁するための時間を設ける必要がない。よって、被処理液の処理効率を向上することができる。ここで、本発明における磁性物質は、単独で磁性を有している物質、及び磁性を有さない物質と磁性を有する物質とが一体化され全体として磁性を有する物質を含む。   In this magnetic separation method, the liquid to be treated is caused to flow at a relatively low flow rate in the flow path in the collection step. In this case, the magnetic substance in the liquid to be treated is collected by the magnetic filter by the attractive force of the magnetic filter when passing through the magnetic filter magnetized in the formed magnetic field. On the other hand, in the regeneration process, a magnetic field having the same magnetic flux density as in the collection process is formed at the position of the magnetic filter, and the cleaning liquid is caused to flow at a relatively large flow rate in the flow path. In this case, the magnetic filter has the same attraction force with respect to the magnetic substance as in the collection step, but the magnetic filter has a higher flow rate than that of the liquid to be treated in the collection step. The magnetic substance collected in the filter can be removed, and the magnetic filter can be regenerated. As described above, according to the magnetic separation method, it is not necessary to change the magnetic flux density of the magnetic field formed at the position of the magnetic filter between the collection process and the regeneration process. There is no need to provide time. Therefore, the processing efficiency of the liquid to be processed can be improved. Here, the magnetic substance in the present invention includes a substance having magnetism alone, and a substance having magnetism as a whole by integrating a substance having no magnetism and a substance having magnetism.

また、上記作用を効果的に奏するため、捕集工程及び再生工程において磁気フィルタの位置に形成させる磁場の磁束密度は、０．２５Ｔ以上、かつ、１．０Ｔ以下であり、捕集工程における被処理液の流速は、０．２ｍ／ｓ以下であり、再生工程における洗浄用液の流速は、０．８ｍ／ｓ以上であることが好適である。   In order to effectively exhibit the above-described action, the magnetic flux density of the magnetic field formed at the position of the magnetic filter in the collection process and the regeneration process is 0.25 T or more and 1.0 T or less, and the coverage in the collection process is The flow rate of the treatment liquid is 0.2 m / s or less, and the flow rate of the cleaning liquid in the regeneration step is preferably 0.8 m / s or more.

また、本発明に係る水処理方法は、被処理水中に含まれる固形物に磁性を付与して磁性物質を生成させる前処理工程と、前処理後の被処理水を流動路で流動させ、被処理水を流動路内に形成した磁場内に位置する磁気フィルタに通過させて、被処理水中の磁性物質を磁気フィルタで捕集する捕集工程と、流動路に洗浄用水を流動させ、磁気フィルタに捕集された磁性物質を磁気フィルタから除去する再生工程と、を備え、再生工程において流動路を流動する洗浄用水の流速は、捕集工程において流動路を流動する被処理水の流速よりも大きく、再生工程において磁気フィルタの位置に形成する磁場の磁束密度は、捕集工程において磁気フィルタの位置に形成する磁場の磁束密度と同じであることを特徴とする。   In addition, the water treatment method according to the present invention includes a pretreatment step in which a solid substance contained in water to be treated is magnetized to generate a magnetic substance, and the water to be treated after pretreatment is caused to flow in a flow path, The process of passing the treated water through a magnetic filter located in the magnetic field formed in the flow path, and collecting the magnetic substance in the water to be treated by the magnetic filter; and flowing the cleaning water into the flow path, the magnetic filter And a regeneration step for removing the magnetic substance collected in the magnetic filter from the magnetic filter, and the flow rate of the cleaning water flowing in the flow path in the regeneration step is higher than the flow rate of the water to be treated flowing in the flow path in the collection step. Largely, the magnetic flux density of the magnetic field formed at the position of the magnetic filter in the regeneration process is the same as the magnetic flux density of the magnetic field formed at the position of the magnetic filter in the collection process.

この水処理方法においては、前処理工程で、被処理水中の固形物に磁性を付与し、磁性を有さない固形物を、磁気フィルタによる分離が可能な磁性物質としている。そして、捕集工程において、この被処理水を流動路において比較的小さな流速で流動させる。この場合、被処理水中の磁性物質は、形成した磁場内で磁化された磁気フィルタを通過する際に、磁気フィルタの吸引力によってこの磁気フィルタに捕集される。一方、再生工程では、磁気フィルタの位置に捕集工程と同じ磁束密度の磁場を形成し、洗浄用水を流動路において比較的大きな流速で流動させる。この場合、磁気フィルタは磁性物質に対して捕集工程と同じ吸引力を有しているが、洗浄用水の流速を、捕集工程における被処理水の流速よりも大きくすることで、磁気フィルタに捕集されている磁性物質を払い落とすことができ、磁気フィルタの再生が可能になる。このように、上記磁気分離方法によれば、捕集工程と再生工程との間で、磁気フィルタの位置に形成する磁場の磁束密度が同じであり変化させる必要がない。従って、磁場発生源の励磁・消磁するための時間を設ける必要がなく、被処理水の処理効率を向上することができる。   In this water treatment method, magnetism is imparted to the solid matter in the water to be treated in the pretreatment step, and the solid matter not having magnetism is used as a magnetic substance that can be separated by a magnetic filter. And in a collection process, this to-be-processed water is made to flow with a comparatively small flow velocity in a flow path. In this case, the magnetic substance in the water to be treated is collected by the magnetic filter by the attractive force of the magnetic filter when passing through the magnetic filter magnetized in the formed magnetic field. On the other hand, in the regeneration process, a magnetic field having the same magnetic flux density as in the collecting process is formed at the position of the magnetic filter, and the cleaning water is caused to flow in the flow path at a relatively large flow rate. In this case, the magnetic filter has the same attraction force with respect to the magnetic substance as in the collection step, but the flow rate of cleaning water is larger than the flow rate of water to be treated in the collection step. The collected magnetic substance can be removed, and the magnetic filter can be regenerated. Thus, according to the magnetic separation method described above, the magnetic flux density of the magnetic field formed at the position of the magnetic filter is the same between the collection step and the regeneration step, and there is no need to change it. Therefore, it is not necessary to provide time for exciting and demagnetizing the magnetic field generation source, and the treatment efficiency of the water to be treated can be improved.

本発明によれば、磁気分離方法及び水処理方法において、処理効率を向上することができる。   According to the present invention, the treatment efficiency can be improved in the magnetic separation method and the water treatment method.

以下、図面を参照しつつ本発明に係る磁気分離方法及び水処理方法の好適な実施形態について詳細に説明する。まず、本発明の磁気分離方法の実施形態である水処理方法の説明に先立って、この水処理方法が適用される高勾配型磁気分離装置の一例を説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of a magnetic separation method and a water treatment method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, an example of a high gradient magnetic separation apparatus to which the water treatment method is applied will be described prior to the description of the water treatment method that is an embodiment of the magnetic separation method of the present invention.

図１に示す高勾配型磁気分離装置１は、被処理水中に含まれる磁性物質を磁気フィルタを用いて除去するための水処理装置である。装置１は、例えば、被処理水としての下水（被処理液）中に含まれる粒径１０μｍ程度の土砂（固形物）等を除去するといった処理に用いられる。土砂の粒子は磁性を有さないので、この場合、後述する前処理によって下水中の土砂の粒子に磁性が付与され、磁気フィルタによる分離が可能になる。そして、前処理済みの下水を装置１で処理することにより、磁性が付与された土砂や、もともと下水に含まれていた磁性体の粒子を、磁気フィルタによって捕集し、結果として、下水から土砂を除去することになる。   A high gradient magnetic separation apparatus 1 shown in FIG. 1 is a water treatment apparatus for removing magnetic substances contained in water to be treated using a magnetic filter. The apparatus 1 is used for the process of removing earth and sand (solid matter) having a particle size of about 10 μm contained in sewage (treated liquid) as treated water, for example. Since the particles of earth and sand do not have magnetism, in this case, magnetism is imparted to the particles of earth and sand in the sewage by pretreatment described later, and separation by a magnetic filter becomes possible. Then, by treating the pretreated sewage with the apparatus 1, the magnetic sand and magnetic particles originally contained in the sewage are collected by the magnetic filter, and as a result, the sewage is collected from the sewage. Will be removed.

この装置１は、円筒状の流動管７を備えており、流動管７の内側の空間は、下水を流動させる流動路５を構成している。この流動管７の内壁には、円柱状の磁気フィルタ９が固定されている。この磁気フィルタ９は、例えば、フェライト系ステンレスであるＳＵＳ４３０といった強磁性体からなる円形の網が、流動路５の延在方向に複数積層されて構成されている。装置１は、流動管７に接続された下水導入ラインＬ１１及び下水導出ラインＬ１２を備えており、下水は、この下水導入ラインＬ１１を通じて流動路５に導入され、処理後の処理水は、下水導出ラインＬ１２を通じて流動路５から排出される。また、流動管７には、洗浄水導入ラインＬ３１及び洗浄水導出ラインＬ３２が接続されている。詳細は後述するが、この洗浄水導入ラインＬ３１を通じて、磁気フィルタ９を洗浄するための洗浄水が流動路５に導入され、洗浄水導出ラインＬ３２を通じて、洗浄後の洗浄水が流動路５から排出される。更に、流動管７の外壁には、円筒状の超電導式電磁石１３が固定されており、この超電導式電磁石１３は、磁気フィルタ９が配置された部分を取り囲むように配置されている。このような構成に基づき、超電導式電磁石１３に電流が供給されると、流動路５における磁気フィルタ９の位置に磁場が形成され、磁気フィルタ９が磁化することになる。   This apparatus 1 is provided with a cylindrical flow pipe 7, and the space inside the flow pipe 7 constitutes a flow path 5 through which sewage flows. A columnar magnetic filter 9 is fixed to the inner wall of the flow tube 7. The magnetic filter 9 is configured by laminating a plurality of circular nets made of a ferromagnetic material such as SUS430, which is ferritic stainless steel, in the extending direction of the flow path 5. The apparatus 1 includes a sewage introduction line L11 and a sewage introduction line L12 connected to the flow pipe 7. The sewage is introduced into the flow path 5 through the sewage introduction line L11, and the treated water after treatment is derived from the sewage. It is discharged from the flow path 5 through the line L12. Further, a washing water introduction line L31 and a washing water lead-out line L32 are connected to the flow pipe 7. Although details will be described later, cleaning water for cleaning the magnetic filter 9 is introduced into the flow path 5 through the cleaning water introduction line L31, and the cleaning water after cleaning is discharged from the flow path 5 through the cleaning water lead-out line L32. Is done. Further, a cylindrical superconducting electromagnet 13 is fixed to the outer wall of the flow tube 7, and the superconducting electromagnet 13 is disposed so as to surround a portion where the magnetic filter 9 is disposed. Based on such a configuration, when a current is supplied to the superconducting electromagnet 13, a magnetic field is formed at the position of the magnetic filter 9 in the flow path 5, and the magnetic filter 9 is magnetized.

次に、本発明の磁気分離方法の実施形態である水処理方法の一例について説明する。   Next, an example of the water treatment method which is an embodiment of the magnetic separation method of the present invention will be described.

（前処理工程）
装置１に導入する前の前処理として、マグネタイト、凝集剤及び助剤ポリマーが下水に投入される。すると、凝集剤によって、除去すべき下水中の土砂と、磁性物質であるマグネタイトとが一体となり、一体となったこの粒子全体が磁性物質として挙動することになる。以下、このように一体となった磁性物質を「磁性フロッグ」と称する。以上のような処理によって、除去すべき土砂に磁性が付与され、装置１に導入するための前処理済みの下水が生成される。つまり、この前処理済みの下水には、前処理前の下水にもともと含まれていた金属等の磁性体の粒子や、上記のように土砂の粒子とマグネタイトの粒子とが一体化され全体として磁性を有する磁性フロッグが、磁性物質として含まれていることになる。 (Pretreatment process)
As a pretreatment prior to introduction into the apparatus 1, magnetite, a flocculant and an auxiliary polymer are introduced into the sewage. Then, the sediment in the sewage to be removed and the magnetite, which is a magnetic substance, are integrated by the flocculant, and the entire integrated particles behave as a magnetic substance. Hereinafter, the magnetic substance integrated in this way is referred to as “magnetic frog”. By the treatment as described above, magnetism is imparted to the earth and sand to be removed, and pretreated sewage to be introduced into the apparatus 1 is generated. In other words, this pre-treated sewage is made up of magnetic particles such as metals originally contained in the sewage before pre-treatment, as well as earth and sand particles and magnetite particles as described above. That is, the magnetic frog having the above is contained as a magnetic substance.

（捕集工程）
まず、超電導式電磁石１３に電流を供給することにより、流動路５内の磁気フィルタ９の位置に、磁束密度０．２５Ｔ以上、１．０Ｔ以下の（ここでは、０．５Ｔ）の磁場を形成させる。すると、ＳＵＳ４３０等の強磁性体の金属からなる磁気フィルタ９は、磁場内に置かれることにより、磁化した状態となる。この状態で、バルブＶ３１，Ｖ３２を閉じ、バルブＶ１１，Ｖ１２を開ける。すると、上記の前処理済みの下水がラインＬ１１を通じて流動路５に導入され、この流動路５を図中上向きに流動する。このとき、バルブＶ１１，Ｖ１２の開き具合によって、流動路５における下水の流速が０．２ｍ／ｓ以下（ここでは、０．１〜０．２ｍ／ｓ）になるように調整する。こうして、予め上記前処理を施した下水を流動路５に流動させ、磁化した磁気フィルタ９に通過させることができる。 (Collection process)
First, by supplying a current to the superconducting electromagnet 13, a magnetic field having a magnetic flux density of 0.25 T or more and 1.0 T or less (here, 0.5 T) is formed at the position of the magnetic filter 9 in the flow path 5. Let Then, the magnetic filter 9 made of a ferromagnetic metal such as SUS430 becomes magnetized by being placed in a magnetic field. In this state, the valves V31 and V32 are closed and the valves V11 and V12 are opened. Then, the pretreated sewage is introduced into the flow path 5 through the line L11 and flows through the flow path 5 upward in the figure. At this time, it adjusts so that the flow rate of the sewage in the flow path 5 may be 0.2 m / s or less (here 0.1-0.2 m / s) by the opening degree of valve | bulb V11, V12. In this way, the sewage previously subjected to the pretreatment can be caused to flow through the flow path 5 and pass through the magnetized magnetic filter 9.

この捕集工程においては、流動する下水のうち、液体成分は、流動路５内の磁気フィルタ９の網目の間を通過する。一方、磁気フィルタ９は磁化することにより磁性物質に対する吸引力を有しているので、下水中の磁性フロッグ（磁性物質）は、磁気フィルタ９の網を構成する金属線に引き付けられ、この金属線上に付着することになる。このとき、下水の流速を０．２ｍ／ｓ以下としているので、下水が磁性フロッグを押し流す力が弱く、磁性フロッグは磁気フィルタ９の金属線上に十分に捕集される。このようにして、流動路５における磁気フィルタ９の上方には、磁性フロッグの含有量が少ない液体成分が流動することになり、この液体成分が、ラインＬ１２を通じ、処理水として装置１から排出されることになる。   In this collecting step, the liquid component of the flowing sewage passes between the meshes of the magnetic filter 9 in the flow path 5. On the other hand, the magnetic filter 9 is attracted to the magnetic substance by being magnetized, so that the magnetic frog (magnetic substance) in the sewage is attracted to the metal wire constituting the net of the magnetic filter 9, and Will adhere to. At this time, since the flow rate of the sewage is 0.2 m / s or less, the force that the sewage pushes the magnetic frog is weak, and the magnetic frog is sufficiently collected on the metal wire of the magnetic filter 9. In this way, a liquid component having a small magnetic frog content flows above the magnetic filter 9 in the flow path 5 and this liquid component is discharged from the apparatus 1 as treated water through the line L12. Will be.

（再生工程）
上記のような捕集工程を継続していると、磁性フロッグが磁気フィルタ９の金属線上に蓄積することで、新たな磁性フロッグの捕集が出来なくなり、磁気フィルタ９の捕集能力が低下することになる。そこで、磁気フィルタ９の捕集能力を再生させるために、金属線上に付着した磁性フロッグを除去すべく、以下のような磁気フィルタ９の再生工程を行うことにしている。 (Regeneration process)
If the collection process as described above is continued, the magnetic frog accumulates on the metal wire of the magnetic filter 9, so that no new magnetic frog can be collected and the collection ability of the magnetic filter 9 is reduced. It will be. Therefore, in order to regenerate the collecting ability of the magnetic filter 9, the following regenerating process of the magnetic filter 9 is performed in order to remove the magnetic frog adhering to the metal wire.

まず、上記捕集工程が行われている状態から、バルブＶ１１，Ｖ１２を閉じ、バルブＶ３１，Ｖ３２を開ける。すると、磁気フィルタ９を洗浄するための洗浄水（洗浄用液）が、ラインＬ３１を通じて流動路５に導入され、捕集工程とは逆向き（図中下向き）に流動路５を流動する。このとき、超電導式電磁石１３に供給する電流は変更せず、磁気フィルタ９の位置に形成される磁場の磁束密度は、捕集工程と同じのまま（ここでは、０．５Ｔ）とする。また、このとき、バルブＶ３１，Ｖ３２の開き具合によって、流動路５における洗浄水の流速を、捕集工程における下水の流速よりも、例えば４倍以上に速くし、０．８ｍ／ｓ以上（ここでは、１．０ｍ／ｓ）になるように調整する。こうして、洗浄水を流動路５に流動させ、磁気フィルタ９に通過させることができる。ここでは、上記捕集工程によりラインＬ１２から排出された処理水の一部を、洗浄液として用いることもできる。なお、洗浄水の流速は、流動管７への機械的な負荷を考慮し、２．０ｍ／ｓ以下とすることが好ましい。   First, from the state where the collection step is performed, the valves V11 and V12 are closed and the valves V31 and V32 are opened. Then, cleaning water (cleaning liquid) for cleaning the magnetic filter 9 is introduced into the flow path 5 through the line L31, and flows through the flow path 5 in the opposite direction (downward in the figure) to the collecting step. At this time, the current supplied to the superconducting electromagnet 13 is not changed, and the magnetic flux density of the magnetic field formed at the position of the magnetic filter 9 remains the same as in the collection step (here, 0.5 T). At this time, the flow rate of the washing water in the flow path 5 is made, for example, 4 times or more faster than the flow rate of the sewage in the collection step by the degree of opening of the valves V31 and V32, and 0.8 m / s or more (here Then, it adjusts so that it may become 1.0 m / s). In this way, the washing water can flow through the flow path 5 and pass through the magnetic filter 9. Here, a part of the treated water discharged from the line L12 by the collection step can also be used as a cleaning liquid. The flow rate of the washing water is preferably set to 2.0 m / s or less in consideration of the mechanical load on the flow pipe 7.

この再生工程では、流動する洗浄水が、磁気フィルタ９の網目の間を通過する。このとき、磁気フィルタ９の金属線に付着した磁性フロッグは、捕集工程と同じ吸引力をもって金属線に吸引されるが、洗浄水の流速を０．８ｍ／ｓ以上としているので、磁性フロッグは、金属線の吸引力よりも大きな力を洗浄水から受けることになる。このため、金属線に付着した磁性フロッグは、流れる洗浄水の水圧によって金属線の吸引力に逆らって払い落とされ、金属線から除去される。このようにして、磁気フィルタ９から、捕集した磁性フロッグが除去され、磁気フィルタ９の捕集能力が再生されることになる。また、流動路５における磁気フィルタ９の下方には、磁性フロッグを多く含んだ洗浄水が流動することになり、この洗浄水が、ラインＬ３２を通じ、フィルタ洗浄後の洗浄水として装置１から排出される。   In this regeneration step, flowing wash water passes between the meshes of the magnetic filter 9. At this time, the magnetic frog adhering to the metal wire of the magnetic filter 9 is attracted to the metal wire with the same suction force as in the collecting step, but the flow rate of the washing water is set to 0.8 m / s or more. Then, a force larger than the suction force of the metal wire is received from the washing water. For this reason, the magnetic frog adhering to the metal wire is wiped off against the suction force of the metal wire by the water pressure of the flowing wash water, and is removed from the metal wire. In this way, the collected magnetic frog is removed from the magnetic filter 9, and the collecting ability of the magnetic filter 9 is regenerated. Further, under the magnetic filter 9 in the flow path 5, washing water containing a large amount of magnetic frog flows, and this washing water is discharged from the apparatus 1 as washing water after filter washing through the line L32. The

この水処理方法では、上記した捕集工程５分間（３００秒間）と再生工程５秒間とを１サイクルとして、この２工程を交互に繰り返すことにより、磁気フィルタ９の捕集能力を維持しつつ処理が行われる。そして、導入された下水から、磁性物質である磁性フロッグが、前処理前の下水にもともと含まれていた金属等の磁性体の粒子と一緒に除去され、土砂の含有量が少ない処理水が得られる。   In this water treatment method, the above-described collection process of 5 minutes (300 seconds) and the regeneration process of 5 seconds are taken as one cycle, and these two processes are repeated alternately, thereby maintaining the collection capability of the magnetic filter 9. Is done. Then, the magnetic frog, which is a magnetic substance, is removed from the introduced sewage together with the magnetic particles such as metal originally contained in the sewage before the pretreatment, thereby obtaining treated water with a low earth and sand content. It is done.

上述したような、磁気分離装置１において、特に、磁場発生源として超電導式電磁石を用いる場合には、超電導線の交流損による発熱を抑える必要があるため、急激な励磁・消磁を避ける必要がある。しかし、上述した水処理方法によれば、超電導式電磁石１３によって磁気フィルタ９の位置に形成される磁場の磁束密度を、捕集工程と再生工程との間で変更しないので、励磁時間・消磁時間を設ける必要がない。このため、磁性フロッグの捕集を行っている時間は、１サイクル３０５秒のうちの３００秒、すなわち、処理時間全体の９８％に達することになる。   In the magnetic separation apparatus 1 as described above, in particular, when a superconducting electromagnet is used as a magnetic field generation source, it is necessary to suppress heat generation due to the AC loss of the superconducting wire, so it is necessary to avoid rapid excitation / demagnetization. . However, according to the water treatment method described above, the magnetic flux density of the magnetic field formed at the position of the magnetic filter 9 by the superconducting electromagnet 13 is not changed between the collection process and the regeneration process. There is no need to provide. For this reason, the time during which magnetic frogs are collected reaches 300 seconds in one cycle of 305 seconds, that is, 98% of the entire processing time.

一方、従来の方法によれば、励磁時間、消磁時間を必要とし、一般には、電磁石１３への供給電流の増加・減少速度を、毎秒０．１Ａ程度にする必要がある。この場合、例えば、装置１において、１９．６Ａの電流によって０．５Ｔの磁場を形成する場合を考えると、励磁時間・消磁時間はそれぞれ１９６秒となり、捕集工程を５分、再生工程を５秒とすれば、磁性フロッグの捕集が行われる時間は、４３％になってしまう。従って、上述した実施形態の水処理方法によれば、この従来の方法に比較して、処理効率の向上を図ることが出来る。   On the other hand, according to the conventional method, an excitation time and a demagnetization time are required, and in general, the increase / decrease rate of the current supplied to the electromagnet 13 needs to be about 0.1 A per second. In this case, for example, in the case where the apparatus 1 forms a magnetic field of 0.5 T with a current of 19.6 A, the excitation time and the demagnetization time are each 196 seconds, the collection process is 5 minutes, and the regeneration process is 5 If it is set to second, the time for collecting magnetic frog will be 43%. Therefore, according to the water treatment method of the above-described embodiment, the treatment efficiency can be improved as compared with the conventional method.

続いて、超電導式電磁石１３によって磁気フィルタ９の位置に発生させる磁場の磁束密度Ｂ、捕集工程における下水の流速（以下「捕集流速」という）Ｖｆ、及び再生工程における洗浄水の流速（以下「再生流速」という）Ｖｒの設定の一例について説明する。本発明者らは、装置１を用いて、下水の処理の実験を、様々な磁束密度Ｂ、捕集流速Ｖｆ及び再生流速Ｖｒについて行った。このとき用いた装置１は、ＳＵＳ４３０からなる磁気フィルタ９及び内径３０ｍｍの流動管７を備え、この磁気フィルタ９は、金属線の線径０．６ｍｍ、目開１．２ｍｍの網を、約１００枚重ねて構成されている。なお、このような実験において設定される磁束密度Ｂ、捕集流速Ｖｆ及び再生流速Ｖｒの値は、流動管７の内径寸法を拡大しても、そのまま適用できる。   Subsequently, the magnetic flux density B of the magnetic field generated at the position of the magnetic filter 9 by the superconducting electromagnet 13, the flow rate of sewage in the collection process (hereinafter referred to as “collection flow rate”) Vf, and the flow rate of cleaning water in the regeneration process (hereinafter referred to as “flow rate”). An example of setting Vr) (referred to as “regeneration flow rate”) will be described. The inventors of the present invention conducted an experiment of sewage treatment using the apparatus 1 for various magnetic flux densities B, collection flow rates Vf, and regeneration flow rates Vr. The apparatus 1 used at this time is provided with a magnetic filter 9 made of SUS430 and a flow tube 7 having an inner diameter of 30 mm. The magnetic filter 9 is a metal wire having a diameter of 0.6 mm and a mesh size of 1.2 mm, and about 100 It is composed of stacked sheets. Note that the values of the magnetic flux density B, the collection flow velocity Vf, and the regeneration flow velocity Vr set in such an experiment can be applied as they are even if the inner diameter dimension of the flow tube 7 is increased.

上記実験によって得られた図２において、曲線Ｆは、捕集工程において磁性物質の捕集が好適に行われるための最大の捕集流速Ｖｆと磁束密度Ｂとの関係を示しており、曲線Ｒは、再生工程において磁気フィルタ９の限界捕集時間の回復が好適に行われるための最小の再生流速Ｖｒと磁束密度Ｂとの関係を示している。図２によれば、捕集工程に適した捕集流速Ｖｆの最大値、及び再生工程に適した再生流速Ｖｒの最小値は、磁束密度Ｂによって変化し、捕集工程において好適な磁束密度Ｂと捕集流速Ｖｆとの組合せは、グラフ中の曲線Ｆよりも下の斜線部分であり、再生工程において好適な磁束密度Ｂと再生流速Ｖｒとの組合せは、グラフ中の曲線Ｒよりも上の斜線部分である。   In FIG. 2 obtained by the above experiment, a curve F indicates the relationship between the maximum collection flow velocity Vf and the magnetic flux density B for suitably collecting the magnetic substance in the collection step, and the curve R These show the relationship between the minimum regeneration flow velocity Vr and the magnetic flux density B for suitably recovering the limit collection time of the magnetic filter 9 in the regeneration process. According to FIG. 2, the maximum value of the collection flow velocity Vf suitable for the collection process and the minimum value of the regeneration flow velocity Vr suitable for the regeneration process vary depending on the magnetic flux density B, and the magnetic flux density B suitable for the collection process. And the collection flow velocity Vf are hatched portions below the curve F in the graph, and the preferred combination of the magnetic flux density B and the regeneration flow velocity Vr in the regeneration process is above the curve R in the graph. The shaded area.

すなわち、磁気フィルタ９が同じ磁束密度Ｂの磁場内にある場合であっても、捕集流速Ｖｆを曲線Ｆよりも下の値とすることで、好適な磁性物質の捕集が行われ、再生流速Ｖｒを曲線Ｒよりも上の値とすることで、磁気フィルタ９の好適な再生が行われることが分かった。そして、上述の水処理方法における磁束密度Ｂ、捕集流速Ｖｆ及び再生流速Ｖｒを設定するにあたっては、まず、適切な磁束密度Ｂを選択し、その磁束密度Ｂに対応する捕集流速Ｖｆ及び再生流速Ｖｒをグラフ中の斜線部分の範囲において選択すれば、捕集工程と再生工程との双方を、同じ磁束密度Ｂで好適に行うことができることが分かった。   That is, even when the magnetic filter 9 is in a magnetic field having the same magnetic flux density B, by setting the collection flow velocity Vf to a value lower than the curve F, a suitable magnetic substance is collected and regenerated. It was found that when the flow velocity Vr is set to a value higher than the curve R, the magnetic filter 9 is suitably regenerated. In setting the magnetic flux density B, the collection flow velocity Vf, and the regeneration flow velocity Vr in the water treatment method described above, first, an appropriate magnetic flux density B is selected, and the collection flow velocity Vf and regeneration corresponding to the magnetic flux density B are selected. It was found that if the flow velocity Vr is selected in the shaded area in the graph, both the collection process and the regeneration process can be suitably performed with the same magnetic flux density B.

以上のような観点で、本発明者らが、下水から土砂を分離する処理についての種々の実験を行った結果、磁束密度Ｂを、０．２５Ｔ以上、かつ、１．０Ｔ以下とし、捕集流速Ｖｆを、０．２ｍ／ｓ以下とし、再生流速Ｖｒを、０．８ｍ／ｓとした組合せを採用すれば、捕集工程と再生工程との双方を、同じ磁束密度Ｂで行うことができることが分かった。   In view of the above, the present inventors conducted various experiments on the process of separating earth and sand from sewage, and as a result, the magnetic flux density B was set to 0.25 T or more and 1.0 T or less, and collected. By adopting a combination in which the flow velocity Vf is 0.2 m / s or less and the regeneration flow velocity Vr is 0.8 m / s, both the collection step and the regeneration step can be performed with the same magnetic flux density B. I understood.

また、磁束密度Ｂを０．５〜０．７５Ｔ付近よりも大きくしたとしても、捕集流速Ｖｆをほとんど大きくすることはできず、しかも、再生流速Ｖｒを極端に大きくしなければならなくなるので、磁束密度Ｂとしては、０．５Ｔ以上、かつ、０．７５Ｔ以下の値を採用することが好ましい。そして、磁束密度Ｂを０．５Ｔ以上、かつ、０．７５Ｔ以下とした上で、図２のグラフの斜線部分を参照して、捕集流速Ｖｆを０．２ｍ／ｓ以下とし、再生流速Ｖｒを１．２ｍ／ｓとすることが特に好ましいことが分かった。   Further, even if the magnetic flux density B is made larger than about 0.5 to 0.75 T, the collection flow velocity Vf can hardly be increased, and the regeneration flow velocity Vr must be extremely increased. As the magnetic flux density B, it is preferable to adopt a value of 0.5T or more and 0.75T or less. Then, after setting the magnetic flux density B to 0.5 T or more and 0.75 T or less, referring to the hatched portion of the graph of FIG. 2, the collection flow velocity Vf is 0.2 m / s or less, and the regeneration flow velocity Vr. It was found to be particularly preferable to set the value to 1.2 m / s.

本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、磁性を有さない土砂を除去するために、前処理工程によって土砂の粒子に磁性を付与し磁性物質とした上でこの磁性物質を除去したが、本発明は、前処理工程を行わずに、被処理液にもともと含まれる磁性物質を除去するための磁気分離方法にも適用できる。   The present invention is not limited to the embodiment described above. For example, in the above-described embodiment, in order to remove non-magnetic earth and sand, the magnetic substance is removed after imparting magnetism to the earth and sand particles by a pretreatment step. The present invention can also be applied to a magnetic separation method for removing a magnetic substance originally contained in a liquid to be treated without performing a treatment process.

本発明に係る磁気分離方法及び水処理方法が適用される磁気分離装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the magnetic separation apparatus with which the magnetic separation method and water treatment method which concern on this invention are applied. 実施形態の水処理方法における、磁束密度Ｂと、捕集流速Ｖｆ及び再生流速Ｖｒとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the magnetic flux density B, the collection flow velocity Vf, and the reproduction | regeneration flow velocity Vr in the water treatment method of embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１…高勾配型磁気分離装置、５…流動路、９…磁気フィルタ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... High gradient type magnetic separator, 5 ... Flow path, 9 ... Magnetic filter.

Claims (3)

磁性物質を含む被処理液を流動路で流動させ、前記被処理液を前記流動路内に形成した磁場内に位置する磁気フィルタに通過させて、前記被処理液中の前記磁性物質を前記磁気フィルタで捕集する捕集工程と、
前記流動路に洗浄用液を流動させ、前記磁気フィルタに捕集された前記磁性物質を前記磁気フィルタから除去する再生工程と、を備え、
前記再生工程において前記流動路を流動する前記洗浄用液の流速は、前記捕集工程において前記流動路を流動する前記被処理液の流速よりも大きく、
前記再生工程において前記磁気フィルタの位置に形成する磁場の磁束密度は、前記捕集工程において前記磁気フィルタの位置に形成する磁場の磁束密度と同じであることを特徴とする磁気分離方法。 A liquid to be processed containing a magnetic substance is caused to flow in a flow path, and the liquid to be processed is passed through a magnetic filter located in a magnetic field formed in the flow path, so that the magnetic substance in the liquid to be processed is A collection process for collecting with a filter;
A regeneration step of flowing a cleaning liquid in the flow path and removing the magnetic substance collected in the magnetic filter from the magnetic filter, and
The flow rate of the cleaning liquid flowing in the flow path in the regeneration step is larger than the flow rate of the liquid to be processed flowing in the flow path in the collection step,
The magnetic separation method, wherein the magnetic flux density of the magnetic field formed at the position of the magnetic filter in the regeneration step is the same as the magnetic flux density of the magnetic field formed at the position of the magnetic filter in the collecting step. 前記捕集工程及び前記再生工程において前記磁気フィルタの位置に形成させる前記磁場の磁束密度は、０．２５Ｔ以上、かつ、１．０Ｔ以下であり、
前記捕集工程における前記被処理液の流速は、０．２ｍ／ｓ以下であり、
前記再生工程における前記洗浄用液の流速は、０．８ｍ／ｓ以上であることを特徴とする請求項１に記載の磁気分離方法。 The magnetic flux density of the magnetic field formed at the position of the magnetic filter in the collection step and the regeneration step is 0.25 T or more and 1.0 T or less,
The flow rate of the liquid to be treated in the collection step is 0.2 m / s or less,
The magnetic separation method according to claim 1, wherein a flow rate of the cleaning liquid in the regeneration step is 0.8 m / s or more. 被処理水中に含まれる固形物に磁性を付与して磁性物質を生成させる前処理工程と、
前記前処理後の被処理水を流動路で流動させ、前記被処理水を前記流動路内に形成した磁場内に位置する磁気フィルタに通過させて、前記被処理水中の前記磁性物質を前記磁気フィルタで捕集する捕集工程と、
前記流動路に洗浄用水を流動させ、前記磁気フィルタに捕集された前記磁性物質を前記磁気フィルタから除去する再生工程と、を備え、
前記再生工程において前記流動路を流動する前記洗浄用水の流速は、前記捕集工程において前記流動路を流動する前記被処理水の流速よりも大きく、
前記再生工程において前記磁気フィルタの位置に形成する磁場の磁束密度は、前記捕集工程において前記磁気フィルタの位置に形成する磁場の磁束密度と同じであることを特徴とする水処理方法。 A pretreatment step of providing magnetism to a solid contained in the water to be treated to produce a magnetic substance;
The pretreated water to be treated is caused to flow in a flow path, the treated water is passed through a magnetic filter located in a magnetic field formed in the flow path, and the magnetic material in the treated water is A collection process for collecting with a filter;
A cleaning step for flowing cleaning water in the flow path and removing the magnetic substance collected in the magnetic filter from the magnetic filter, and
The flow rate of the cleaning water flowing in the flow path in the regeneration step is larger than the flow rate of the treated water flowing in the flow path in the collection step,
The water treatment method characterized in that the magnetic flux density of the magnetic field formed at the position of the magnetic filter in the regeneration step is the same as the magnetic flux density of the magnetic field formed at the position of the magnetic filter in the collection step.

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