JP4088018B2

JP4088018B2 - Purification device

Info

Publication number: JP4088018B2
Application number: JP2000112187A
Authority: JP
Inventors: 尚志磯上; 典英佐保; 穣森田; 理志佐野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-08-02
Filing date: 2000-04-13
Publication date: 2008-05-21
Anticipated expiration: 2020-04-13
Also published as: JP2001104967A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浄化装置に関し、特に被処理水からリンを除去するための浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
河川や湖沼などの水域が富栄養化するとアオコの大量発生などにより水環境が悪化する。水域の富栄養化をもたらす主要な成分の一つはリンであり、これを水域中から除去することでアオコの大量発生などは効果的に防止することができるし、また除去したリンは肥料などとして再利用することが可能で、そのようにすることで省資源化にも役立つ。そこで、効率的にしかも肥料などとして再利用することができる形態でリンの除去を行なえる技術が求められることになる。従来、水質浄化のためにリンを除去する技術には凝集沈殿法が代表的なものとして知られている。また例えば特開平９−３６１１２０号公報や特開平１１−１８８３８３号公報に記載されるような技術も知られており、さらに例えば特開平８−２８１２６１号公報に記載されるような技術も知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
凝集沈殿法では、水中でのリンの主要な形態であるリン酸イオンと反応してリン酸塩を生成する成分を含んだ例えばポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、硫酸第二鉄あるいは塩化第二鉄などの凝集剤を被処理水（原水）に添加する。そうすると被処理水中の浮遊物質などが凝集するのと同時に、被処理水中のリン酸イオンが凝集剤のアルミニウムや鉄と反応してリン酸塩を生成し、このリン酸塩が浮遊物質とともに凝集してフロックを形成するので、この凝集フロックを沈殿させることで被処理水からリンを除去することができる。このような凝集沈殿法は、リンの除去という点ではそれなりに有効であるものの、肥料資源などとして再利用できる形態でリンを除去することができにくい。すなわちリンが被処理水中の固形物（浮遊物質）とともに凝集フロックを形成して沈殿するものであることから、回収した沈殿物（汚泥）におけるリンの濃度は低く、沈殿物からリン成分を取り出すのが困難であり、また沈殿物をそのまま肥料とするにもリンの含有量が不足する。特に凝集沈殿法では、形成するフロックが小さいと沈殿速度が遅くなるために凝集沈殿槽が大型化するのを避けられないことから、凝集剤を多量に添加して処理効率を高めるようにするのが一般で、その結果、沈殿物は多量の凝集剤と多量の固形物に僅かなリン酸塩が混在したものとなり、リンの再資源化は実質的に不可能となってしまう。なお凝集沈殿法は、下水中からリンを除去するのにも用いられ、その場合には生物処理と組み合わされる。
【０００４】
これに対し、上記特開平９−３６１１２０号公報や特開平１１−１８８３８３号公報に記載される技術では、凝集汚泥をオゾン酸化した後にカルシウムイオンなどを添加することでリンを沈殿させて回収するようにしており、これによりリンの再利用を可能としている。しかし、これらの従来技術では、汚泥とリンを分離するためにオゾン処理や嫌気滞留槽においてリンを一度完全にイオン化する必要があり、さらにその後再び金属イオンを添加してリンを析出させる必要がある。そのためリンイオン化の装置コストあるいはその運転コストが高くなるという問題がある。またリン析出時に生成するリン酸塩の粒径が小さいために沈殿させるのに時間がかかり、リン析出装置が大型化してしまうという問題もある。
【０００５】
上記特開平８−２８１２６１号公報に記載の技術は、リン酸イオンを磁性酸化鉄微粒子に吸着させて磁気分離で除去するという磁気分離方式によるものであり、大量の汚泥中にリンが埋もれるということは避けられる。しかしこの方式であると吸着に必要な磁性酸化鉄の量が除去したいリンの１０〜５０倍程度と多くなり、その結果、回収物中のリン濃度が数％程度と低濃度になってしまい、やはり再利用に大きな困難を伴う。また被処理水中のリン酸イオンを効率的に吸着するには強力なリン吸着能力を有する磁性酸化鉄が必要である。そのような磁性酸化鉄は、特開平８−２８１２６１号公報に記載されるように、特殊な製造法による必要があり、そのために製造コストが高くなるし、再利用ができないためにランニングコストも高くなってしまう。さらに磁性酸化鉄微粒子は沈殿しやすく、そのために常に強力な攪拌が必要であり、その攪拌動力もランニングコストの増大をもたらす。
【０００６】
以上のように従来の技術は、リンの除去能だけで見ればそれなりに有効であるものの、回収したリンの再資源化という点ではそれが実質的に不可能であったり、また可能であってもそれに要するコストが実用性の上で大きな阻害要因となっている。本発明は、このような従来の事情を背景になされてものであり、水質浄化としてのリンの除去を効率的に行なえるとともに、肥料などとして再利用することが容易である形態でのリンの回収を低コストで行なうことを可能とする浄化装置の提供を目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被処理水からリンを除去する浄化装置において、被処理水へ金属塩を添加し、金属イオンと被処理水中のリン酸イオンとの反応で生成される磁性を有するリン酸塩を生成させるリン酸塩生成手段と、上記被処理水中のリン酸塩を含む凝集フロックを被処理水から分離する固液分離手段と、この固液分離手段で分離した凝集フロックを、ＰＨ調整法又は機械式分解又は熱分解、あるいは酸化分解法を用いて、分解するフロック分解手段と、このフロック分解手段で凝集フロックを分解した後にリン酸塩を分離する超電導磁石式の磁気分離手段と、を備えた浄化装置を開示する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。図１に第１の実施形態による浄化装置の構成をそのフローとともに模式化して示す。本実施形態の浄化装置は、河川や湖沼など水域の浄化に用いられることを前提としており、リン酸塩生成部Ａと磁気分離部Ｂを備えている。リン酸塩生成部Ａは、リン酸塩生成手段を形成する攪拌槽（反応槽）２、鉄イオン貯槽（リン酸塩生成用薬剤貯槽）６およびアルカリ貯槽（ｐＨ調整用薬剤貯槽）７を備えている。攪拌槽２には水域から図外のポンプで取水した被処理水（原水）１が導かれ、そこで鉄イオン貯槽６からリン酸塩生成用薬剤が注入バルブ１０を介して注入される。リン酸塩生成用薬剤には、水中で金属イオンを与え、この金属イオンとリン酸イオンとの反応で磁性を有するリン酸塩を析出させる金属塩が用いられる。そのような金属塩としては、鉄イオンを与えるものとして例えば硫酸第１鉄、硫酸第２鉄、塩化第１鉄、塩化第２鉄などがある。この他にニッケルイオンやコバルトイオンあるいはマンガンイオンを与える金属塩も好ましいものとして用いることができる。リン酸塩生成用薬剤は原水１のリン酸イオン濃度に応じた量で添加するようにする。つまり原水１のリン酸イオン濃度を測定し、その結果に応じた量で薬剤を添加する。このような制御を行なうことで、必要以上に薬剤が添加されるのを避けることができる。例えば鉄イオンを与える薬剤が添加されると原水１のリン酸イオンが鉄イオンと反応してリン酸鉄が生成する。この反応は、攪拌槽２における攪拌により鉄イオンを原水に均一に混合させることで促進される。つまり攪拌槽２は、より効率よくリン酸鉄を生成するのに機能する。
【０００９】
本発明は、超電導磁石で得られるような強力な磁場であればリン酸鉄のように比較的磁性の低いものでも吸引可能であるという知見に基づいており、超電導磁石式の磁気分離部Ｂにおける強力な磁気吸引力によりリン酸鉄自体を直接に吸着分離することで被処理水中からリンを除去するもので、このことで再資源化を容易とする形態でリンの回収を行なうことができる。すなわち析出したリン酸鉄に被処理水中の固形浮遊物などと凝集フロックを形成させることなく、リン酸鉄だけを単独に磁気吸着させて回収するものであり、したがって磁気分離部Ｂでのリン酸鉄の分離に際してリン酸鉄が凝集フロックを形成していないことを好ましい条件としている。そのために本実施形態の浄化装置は凝集防止手段を備えている。本実施形態の凝集防止手段は、例えばＮａＯＨ等のアルカリを貯留してあるアルカリ貯槽７、アルカリ貯槽７から攪拌槽２に注入するアルカリの量を制御する注入バルブ８、および攪拌槽２内の被処理水のｐＨを測定するｐＨセンサ１１などからなる。一般的に、被処理水中のリン酸鉄や固形浮遊物はｐＨ６〜８の範囲において凝集しやすく、この範囲を外れると凝集は起こりにくくなる。そこで本実施形態ではｐＨセンサ１１により攪拌槽２内の被処理水のｐＨを測定し、ｐＨが８以上となるように注入バルブ８を制御しながらＮａＯＨ等のアルカリをアルカリ貯槽７から添加するようにしている。
【００１０】
以上のようにしてリン酸鉄を生成させた被処理水は配管１２を通って磁気分離部Ｂに導入される。磁気分離部Ｂは、磁気分離手段である超電導磁気分離器２５、リン貯槽３０、洗浄用のボンベ３１それに各種の配管系からなる。その超電導磁気分離器２５は、超電導磁石１９のボア内に、ステンレス４３０等の磁性体で形成した一対の磁気フィルタ５ａ、５ｂを設置した構造となっている。磁気フィルタ５ａ、５ｂは、対称構造であり、それぞれ折り返し流路構造となっている。つまり内側流路１７から入ってフィルタ内を通過しながら折り返して外側流路１８から流出する構造となっている。また磁気フィルタ５ａ、５ｂは、一体的に接続されており、その一体状態で往復動を行い、この往復動により磁気フィルタ５ａと磁気フィルタ５ｂが選択的に超電導磁石１９のボア内に入るようにされている。図の例では磁気フィルタ５ａが超電導磁石１９のボア内に入っており、この場合には弁１５、２２が開いて、弁１６、２３が閉じた状態となり、配管１２を流れる被処理水は磁気フィルタ５ａに流入し、そこでリン酸鉄の磁気分離を受けながら配管２０を通って処理水２４として水域に戻される。
【００１１】
超電導磁石１９のボア内に入っている磁気フィルタ５ａには超電導磁石１９によって２Ｔ（テスラ）以上の高磁場がかかっており、磁気フィルタ５ａを構成する磁性細線近傍には高い磁場勾配が生じている。そして磁気フィルタ５ａ内を流れる被処理水中のリン酸鉄は前記高磁場によって磁化され、磁気フィルタ５ａの磁性細線に吸引される。この吸引力はリン酸鉄の磁化と磁性細線近傍の磁場勾配の積に比例するため、超電導磁石１９が発生する磁場強度が大きければ大きいほどリン酸鉄の除去率は大きくなる。ここで、磁気フィルタ５ａ内を流れる被処理水中にはリン酸鉄の他にもさまざまな浮遊物質が含まれているが、これらはリン酸鉄に比べて磁化率が小さいため、リン酸鉄を吸引する磁気条件では吸引されず、処理水２４に含まれたまま水域に戻される。
【００１２】
以上のようにして磁気フィルタ５ａによるリン酸鉄の吸着分離を続けると、磁気フィルタ５ａにリン酸鉄が徐々に堆積し、それに応じて磁気フィルタ５ａの分離性能が低下してくる。そこで所定時間通水を継続した後には磁気フィルタ５ｂに切り換える。それには一体接続の磁気フィルタ５ａ、５ｂを左に移動させるか、あるいは超電導磁石１９を右に移動させることで、磁気フィルタ５ａを超電導磁石１９のボア外の低磁場空間に出し、代わりに磁気フィルタ５ｂを超電導磁石１９のボア内の高磁場空間に位置させる。それとともに弁１５、２２を閉じ、弁１６、２３を開けて被処理水を磁気フィルタ５ｂに導くようにし、磁気フィルタ５ｂで分離運転を行う。そしてこの間に低磁場空間で磁気フィルタ５ａの洗浄再生を行なう。それには弁２６、２７を開けてボンベ３１より洗浄用空気あるいは洗浄水を注入して磁気フィルタ５ａが保持しているリン酸鉄を洗い流し、洗い流したリン酸鉄はリン貯槽３０に貯える。磁気フィルタ５ｂについても磁気フィルタ５ａの分離運転中に同様な洗浄再生を施すことになるが、その場合には弁２８、２９を開けることになる。なお本実施形態ではボンベ３１から洗浄用空気や洗浄水を供給するようにしているが、これに代えて処理水２４を洗浄に用いるようにすることも可能である。
【００１３】
以上のように本浄化装置は、富栄養化の原因となるリンを他の固形浮遊物質などと混ぜ合わさせることなくリン酸鉄として単独に分離回収することができる。このため回収したリン酸鉄は純度の高いものであり、回収リンの再利用が容易となる。回収リンの再利用の形態としては、回収リンがリン酸鉄の形態であることから、肥料が特に好ましいものとして挙げられる。回収したリン酸鉄はほぼそのままの状態で肥料とすることも可能であるが、窒素やカリウム等を適宜添加することで、より優れた肥料とすることができる。また本浄化装置は、リンの析出に用いる薬剤に低コストである硫酸鉄や塩化鉄を用いることができ、しかもその使用量を被処理水のリン酸イオン濃度と同等程度で済ませることができるので、上記従来の方法に比べてランニングコストを格段に低いものに抑えることができる。
【００１４】
ここで、参考までに実験例について述べる。実験ではリンを含む試験水に硫酸第二鉄を添加し、ｐＨを８以上に制御した状態で超電導磁気分離器に通水した。超電導磁気分離器の印加磁場は２Ｔとした。その結果、７７％のリンを除去することができた。上記のように磁気分離器における吸引力はリン酸鉄の磁化と磁性細線近傍の磁場勾配の積に比例することから、より高磁場とすることでさらに除去率を高めることができると考えられる。超電導磁石方式を用いる本発明の場合には高磁場を得ることは容易である。例えば、安価なＮｂＴｉ超電導線で構成した超電導磁石でも５〜７Ｔ程度の高磁場を容易に発生させることができる。またＮｂ３ＳｎやＮｂ３Ａｌなどの超電導材、あるいは高温超電導材などで形成した超電導磁石を用いると、さらに高磁場を発生させることができる。したがって本発明によればきわめて高いリン除去率を達成でき、しかも処理速度が速くて効率の高い処理となることが分かる。
【００１５】
図２に第２の実施形態による浄化装置の構成をそのフローとともに模式化して示す。本実施形態の浄化装置は、リン酸塩生成部Ａと磁気分離部Ｂの間に、固液分離部Ｃとフロック分解部Ｄが追加されている点で第１の実施形態のそれと相違している。以下、この相違点を重点的に説明する。本実施形態では、被処理水に対して水溶液タイプの鉄系凝集剤を薬剤として鉄イオン貯槽６から添加するとともに、攪拌槽２のｐＨを凝集性が高くなるように制御する。そのため攪拌槽２においてリン酸鉄が被処理水中の浮遊物質とともに凝集フロックを形成する。この凝集フロックは固液分離部Ｃに固液分離手段として設けてある沈殿槽３で沈殿し、汚泥となって被処理水から分離される。沈殿槽３には汚泥引き抜き管１４が接続されており、この汚泥引き抜き管１４で引き抜かれた汚泥は、フロック分解部Ｄにフロック分解手段として設けてあるｐＨ調整槽（分解槽）４に導かれる。ｐＨ調整槽４では、ｐＨセンサ３２によりバルブ９を制御しながらアルカリ貯槽７からアルカリを添加してｐＨを高め、これにより凝集剤の凝集効果を低減させて凝集フロックを分解させる。この凝集フロックの分解により非凝集状態であるリン酸鉄を含んだ被処理水が得られるので、これを磁気分離部Ｂに通し、第１の実施形態と同様にして磁気分離を行なう。
【００１６】
本実施形態によると、一旦凝集フロックを形成させ、これを被処理水から固液分離した後に磁気分離にかけるようにしているので、水域から取水して装置に導入した被処理水の殆どを固液分離部Ｃにおいて沈殿槽３の上澄み水１３として水域に戻することができる。そのため、水域から装置に導入する被処理水の全体量に比べて格段に少ない量の被処理水を磁気分離部Ｂに通水させるだけで済み、したがって処理能力を同じとすれば、磁気分離部Ｂを大幅に小型化でき、同じ大きさの磁気分離部Ｂであれば処理能力を大幅に高めることができる。
【００１７】
以上の第２の実施形態では固液分離に沈殿槽３による沈殿法を用いていたが、これに代えて例えば比重差分離法や砂付加高速凝集法あるいは磁気分離法等を用いることができる。磁気分離法を用いる場合には、例えばマグネタイト等の磁性粒子を凝集剤とともに添加し、マグシード式磁気分離法で磁気分離を行なうのが好ましい例である。また本実施形態では処理水２４をそのまま水域に放流するようにしているが、処理水２４に凝集沈殿などによる浮遊物質除去処理を施すようにするのも好ましいことである。すなわち処理水２４は固液分離部Ｃまでの処理により高濃度に浮遊物質を含むようになっており、したがってより効率的にその除去を行なえる状態になっている。そこでこの条件を活かして浮遊物質除去処理を施すことで、リン除去に併せて浮遊物質除去による浄化も効率的に行なうことができる。処理水２４に凝集沈殿法で浮遊物質除去処理を施す場合には、鉄イオン貯槽６の凝集剤やアルカリ貯槽７のアルカリを利用すると貯蔵タンクを増やさずに済み、装置の小型化や低コスト化を図れる。処理水２４から浮遊物質除去で生じた汚泥は、これに回収リン酸鉄を加えることで良質な肥料とすることが可能であり、そのようにすることでより一層再利用性を高めることができる。また本実施形態では凝集フロックの分解にｐＨ調整法を用いていたが、これに代えて例えば機械式分解や熱分解あるいはオゾンや過酸化水素を用いた酸化分解等も用いることができる。
【００１８】
以上の第１、第２の各実施形態による浄化装置は、これを陸上に設置して用いることもできるし、またその全体または一部を船に搭載して船上処理の形態で用いることもできる。さらにリン酸塩生成部については、水域そのものをそれにあてることも可能である。すなわち必要ならばその一部を仕切るなどして水域に薬剤を直接に投入し、それからその薬剤投入の被処理水を磁気分離部に導いて磁気処理を施す方式とすることもできる。また以上の各実施形態では、攪拌槽２やｐＨ調整槽４を設けてそこにおける攪拌で反応を促進させるようにしていたが、これに代えてスタティックミキサや配管の蛇行を利用することで攪拌作用を得て反応を促進させる構成とすることも可能である。また以上の各実施形態では、河川や湖沼などの水域の浄化に用いることを前提にしていたが、本発明による浄化装置は下水道水や工場排水などの脱リン浄化などに用いても同様な効果を得ることができる。下水道水の処理の場合には、生下水を被処理水とすることもできるし、活性汚泥法で処理した処理水を被処理水とすることもできる。
【００１９】
本発明は磁気分離に超電導磁石式を用いることに特徴があるが、超電導磁石の冷却には液体ヘリウム等の冷媒を用いる方式と冷凍機伝導冷却方式が可能であり、冷凍機伝導冷却方式とすれば冷媒タンクを設置する必要がないことなどから省スペースを図れ、また操作性にも優れたものとすることができる。
【００２０】
図３に第３の実施形態による浄化装置のフローを示す。薬剤として上記のような金属塩を用いることから、リン酸塩が生成するのと同時に金属水酸化物（金属イオンが鉄イオンである場合には水酸化鉄）もかなりの量で生成する。この金属水酸化物も超電導磁石式の磁気分離で回収することが可能である。ただリン酸塩を再利用しやすくするためにはリン酸塩と金属水酸化物を別々に回収するのが望ましい。リン酸塩と金属水酸化物を別々に回収するには、リン酸塩と金属水酸化物の磁性が異なることを利用する。具体的には、超電導磁気分離器にそれぞれ磁気力の異なる複数の磁気フィルタを設け、磁気力の低い磁気フィルタを上流側に配置した構成とする。このような超電導磁気分離器に被処理水を通すと、各磁気フィルタによりリン酸塩（リン酸鉄）と金属水酸化物（水酸化鉄）のそれぞれを分離して回収することができる。回収した水酸化鉄は酸で溶かすことによって再び添加用の鉄イオンとして再利用することができる。一方、回収したリン酸鉄を肥料などに再利用できることは上記各実施形態の場合と同様である。なお図３の例は図２の浄化装置を前提にしたものであるが、図１の浄化装置についても本実施形態の構成を同様に適用することができる。
【００２１】
図４に第４の実施形態による浄化装置のフローを示す。本実施形態は第３の実施形態の変形例で、凝集フロックを被処理水から分離するのに磁気分離を用いている。凝集フロックを磁気分離するには、フロック形成部２（攪拌槽２が対応する）の上流側で磁性粒子３４を注入することで凝集フロックに磁性粒子を取り込ませ、この磁性粒子を利用して磁気分離を行なう。磁性粒子にはリン酸塩や金属水酸化物よりも磁性の大きいものを用い、凝集フロックの分解後に被処理水中に残る磁性粒子は超電導磁気分離器２５おいてリン酸塩や金属水酸化物の分離位置よりも上流側で回収する。回収した磁性粒子３５は、添加磁性粒子３４として再利用する。
【００２２】
図５と図６に上記第４の実施形態における浄化装置の磁気分離部に用いることのできる超電導磁気分離器の構成を示す。図５はその断面構造を模式化して示しており、図６はその平面構造を模式化して示している。本実施形態の超電導磁気分離器は、リン酸塩と金属水酸化物それに磁性粒子の各分離対象物（被回収物）を別々に磁気分離するために３個の磁気フィルタ４２、４３、４４を有している。これらの磁気フィルタ４２、４３、４４は、一つの超電導磁石４５で形成される磁場空間内でそれぞれの磁気力が異なるように配置されている。具体的には、下側の流入口４１から流入して上側の流出口４９へ流出するように鉛直に設けられた被処理水の流路に沿って３個の磁気フィルタ４２、４３、４４をこの順番で直列に配列し、超電導磁石４５からのそれぞれの距離が異なるようにしている。つまり３個の磁気フィルタ４２、４３、４４が超電導磁石４５からの距離に応じた磁場強度を受けるようにしている。超電導磁石４５は、真空容器内に設置することで外部と断熱され、冷凍機４８で冷却することにより超電導状態を保つようにされている。そして電源４７かり電流を供給することで磁場を発生し、一旦磁場を発生させれば永久電流モードで運転することが可能である。
【００２３】
最下部（最上流側）にある磁気フィルタ４２は、最も磁気力が小さく、３種の被回収物の内で最も磁性の強い磁性粒子（例えばマグネタイトやヘマタイト）を吸引分離するのに用いられる。その上側（下流側）の磁気フィルタ４３と磁気フィルタ４４は、この順番で磁気力が大きくなり、それぞれの磁気力に応じてリン酸塩または金属水酸化物を吸引分離する。磁気フィルタ４２、４３、４４は、何れもドーナツ型に形成され、回転可能とされており、この回転により被処理水の流路に位置していた部分が洗浄部４２ａ、４３ａ、４４ａに移り、そこで高圧水や高圧空気の注入による洗浄再生を受ける。洗浄で磁気フィルタから剥がし落とされた分離対象物は回収槽５０に回収される。これらの洗浄部４２ａ、４３ａ、４４ａは、磁気フィルタ４２、４３、４４を図６に示すように配置することで、互いに重なることがないように１２０°ずつずれるようにされている。また洗浄部４２ａ、４３ａ、４４ａは、超電導磁石４５の磁場をなるべく受けないように配慮されている。具体的には、超電導磁石４５の磁場空間からできるだけ離すように洗浄部４２ａ、４３ａ、４４ａを配置するとともに、鉄等の磁性材料で形成した磁気シールド４６で超電導磁石４５を覆っている。
【００２４】
本実施形態のように一つの超電導磁石４５で形成される磁場空間内に複数の磁気フィルタ４２、４３、４４をそれぞれの磁気力が異なるように配置する構成は、複数の分離対象物を別々に磁気分離する必要のある場合の装置構造について、その小型化を図れ、また低コスト化も可能であるという利点がある。つまり複数の分離対象物を別々に磁気分離するについては、各分離対象物ごとに超電導磁気分離器を設ける構成とすることもできるが、これに比べ、本実施形態の構成は装置の小型化や低コスト化を図れる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によると、水質浄化としてのリンの除去を効率的に行なえるとともに、肥料などとして再利用することが容易である形態でのリンの回収を低コストで行なうことを可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態による浄化装置の構成をそのフローとともに示す図である。
【図２】第２の実施形態による浄化装置の構成をそのフローとともに示す図である。
【図３】第３の実施形態による浄化装置のフローを示す図である。
【図４】第４の実施形態による浄化装置のフローを示す図である。
【図５】他の実施形態による超電導磁気分離器の断面構造を模式化して示す図である。
【図６】図５の超電導磁気分離器の平面構造を模式化して示す図である。
【符号の説明】
１被処理水
２反応槽（リン酸塩生成手段）
３沈降槽（固液分離手段）
４分解槽（フロック分解手段）
５ａ、５ｂ磁気フィルタ
６鉄イオン貯槽
７アルカリ槽
１９超電導磁石
２５超電導磁気分離器（磁気分離手段）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a purification device, and more particularly to a purification device for removing phosphorus from water to be treated.
[0002]
[Prior art]
When water bodies such as rivers and lakes become eutrophied, the water environment deteriorates due to the large-scale occurrence of blue sea bream. One of the main components that brings eutrophication of the water area is phosphorus, and removing this from the water area can effectively prevent the occurrence of large-scaled sea bream, and the removed phosphorus can be used as fertilizer. It can be reused as a resource, and it helps to save resources. Therefore, there is a need for a technology that can remove phosphorus efficiently and in a form that can be reused as fertilizer. Conventionally, a coagulation precipitation method is known as a typical technique for removing phosphorus for water purification. Further, for example, techniques described in Japanese Patent Laid-Open Nos. 9-361120 and 11-188383 are also known, and further, for example, techniques described in Japanese Patent Laid-Open No. 8-281261 are also known. Yes.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the coagulation precipitation method, it contains components that react with phosphate ions, which are the main form of phosphorus in water, to form phosphates, such as polyaluminum chloride, aluminum sulfate, ferric sulfate or ferric chloride. Is added to the water to be treated (raw water). As a result, suspended substances in the treated water aggregate, and at the same time, phosphate ions in the treated water react with the aggregating agents aluminum and iron to form phosphates, which aggregate together with the suspended substances. Therefore, phosphorus can be removed from the water to be treated by precipitating the aggregated floc. Such a coagulation-precipitation method is effective in terms of removing phosphorus, but it is difficult to remove phosphorus in a form that can be reused as a fertilizer resource. In other words, since the phosphorus precipitates by forming aggregated flocs together with the solid matter (floating matter) in the water to be treated, the concentration of phosphorus in the recovered sediment (sludge) is low, and the phosphorus component is taken out from the sediment. In addition, even if the precipitate is used as a fertilizer, the phosphorus content is insufficient. Especially in the coagulation sedimentation method, if the flocs to be formed are small, the sedimentation rate becomes slow, and it is inevitable that the coagulation sedimentation tank will be enlarged. Therefore, a large amount of coagulant is added to increase the processing efficiency. However, as a result, the precipitate is a mixture of a large amount of flocculant and a large amount of solid matter with a small amount of phosphate, making it impossible to recycle phosphorus. The coagulation sedimentation method is also used to remove phosphorus from sewage, in which case it is combined with biological treatment.
[0004]
On the other hand, in the techniques described in the above Japanese Patent Laid-Open Nos. 9-361120 and 11-188383, phosphorus is precipitated and recovered by adding calcium ions and the like after ozone oxidation of the coagulated sludge. This makes it possible to reuse phosphorus. However, in these conventional techniques, it is necessary to completely ionize phosphorus once in an ozone treatment or an anaerobic retention tank in order to separate sludge and phosphorus, and then it is necessary to add metal ions again to precipitate phosphorus. . Therefore, there exists a problem that the apparatus cost of phosphorus ionization or the operation cost becomes high. Moreover, since the particle size of the phosphate produced | generated at the time of phosphorus precipitation is small, it takes time to make it precipitate, and there also exists a problem that a phosphorus precipitation apparatus will enlarge.
[0005]
The technique described in the above Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-281261 is based on a magnetic separation system in which phosphate ions are adsorbed on magnetic iron oxide fine particles and removed by magnetic separation, and phosphorus is buried in a large amount of sludge. Can be avoided. However, with this method, the amount of magnetic iron oxide necessary for adsorption increases to about 10 to 50 times the amount of phosphorus to be removed, and as a result, the concentration of phosphorus in the recovered product becomes as low as several percent, After all, there is great difficulty in reuse. Further, in order to efficiently adsorb phosphate ions in the water to be treated, magnetic iron oxide having strong phosphorus adsorption ability is required. Such a magnetic iron oxide is required to be produced by a special manufacturing method as described in JP-A-8-281261, and therefore the manufacturing cost is high and the running cost is high because it cannot be reused. turn into. Further, the magnetic iron oxide fine particles are likely to precipitate, and therefore strong stirring is always required, and the stirring power also increases the running cost.
[0006]
As described above, the conventional technology is effective as far as the phosphorus removal ability is concerned, but it is substantially impossible or possible in terms of recycling recovered phosphorus. However, the cost required for this is a major impediment to practicality. The present invention is made against the background of such a conventional situation, and it is possible to efficiently remove phosphorus as water purification and to recycle phosphorus as a fertilizer and the like. An object of the present invention is to provide a purification device that enables recovery at a low cost.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a purification apparatus for removing phosphorus from water to be treated by adding a metal salt to the water to be treated, and a magnetic phosphate produced by a reaction between metal ions and phosphate ions in the water to be treated. The phosphate production means to be generated, the solid-liquid separation means for separating the aggregated floc containing the phosphate in the treated water from the treated water, and the aggregated floc separated by the solid-liquid separation means, the PH adjustment method or Floc decomposition means for decomposing using mechanical decomposition, thermal decomposition, or oxidative decomposition method, and superconducting magnet type magnetic separation means for separating phosphate after decomposing the aggregated floc by this floc decomposition means A purifying device is disclosed.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. FIG. 1 schematically shows the configuration of the purification apparatus according to the first embodiment together with the flow thereof. The purification apparatus of the present embodiment is premised on being used for purification of water areas such as rivers and lakes, and includes a phosphate generation unit A and a magnetic separation unit B. The phosphate production unit A includes a stirring tank (reaction tank) 2, an iron ion storage tank (phosphate generation chemical storage tank) 6, and an alkali storage tank (pH adjustment chemical storage tank) 7 that form phosphate generation means. ing. To-be-treated water (raw water) 1 taken by a pump (not shown) from the water area is introduced into the agitation tank 2, and a phosphate generating agent is injected from the iron ion storage tank 6 through an injection valve 10. As the phosphate-generating agent, a metal salt is used in which metal ions are given in water, and a phosphate having magnetism is precipitated by a reaction between the metal ions and phosphate ions. Examples of such metal salts include ferrous sulfate, ferric sulfate, ferrous chloride, and ferric chloride that give iron ions. In addition, metal salts that give nickel ions, cobalt ions, or manganese ions can also be used as preferable ones. The phosphate-generating agent is added in an amount corresponding to the phosphate ion concentration of the raw water 1. That is, the phosphate ion concentration of the raw water 1 is measured, and the drug is added in an amount corresponding to the result. By performing such control, it is possible to avoid adding more drugs than necessary. For example, when an agent that provides iron ions is added, phosphate ions in raw water 1 react with iron ions to produce iron phosphate. This reaction is promoted by uniformly mixing iron ions with raw water by stirring in the stirring tank 2. That is, the stirring tank 2 functions to produce iron phosphate more efficiently.
[0009]
The present invention is based on the knowledge that a magnetic field as strong as that obtained with a superconducting magnet can attract even a relatively low magnetic material such as iron phosphate. Phosphorus is removed from the water to be treated by directly adsorbing and separating iron phosphate itself with a strong magnetic attraction force. This makes it possible to recover phosphorus in a form that facilitates recycling. That is, only the iron phosphate is magnetically adsorbed and collected without causing the precipitated iron phosphate to form aggregated flocs with solid suspended matters in the water to be treated. Accordingly, the phosphoric acid in the magnetic separation section B is recovered. It is a preferable condition that iron phosphate does not form aggregated floc during the separation of iron. For this purpose, the purification device of the present embodiment includes agglomeration preventing means. The aggregation preventing means of the present embodiment includes, for example, an alkali storage tank 7 that stores alkali such as NaOH, an injection valve 8 that controls the amount of alkali injected from the alkali storage tank 7 into the stirring tank 2, and a cover in the stirring tank 2. It comprises a pH sensor 11 for measuring the pH of treated water. In general, iron phosphate and solid suspended solids in the water to be treated are likely to aggregate in the range of pH 6-8, and aggregation is less likely to occur outside this range. Therefore, in this embodiment, the pH of the water to be treated in the stirring tank 2 is measured by the pH sensor 11, and an alkali such as NaOH is added from the alkali storage tank 7 while controlling the injection valve 8 so that the pH becomes 8 or more. I have to.
[0010]
The water to be treated in which iron phosphate is generated as described above is introduced into the magnetic separation section B through the pipe 12. The magnetic separation unit B includes a superconducting magnetic separator 25 as a magnetic separation means, a phosphorus storage tank 30, a cleaning cylinder 31 and various piping systems. The superconducting magnetic separator 25 has a structure in which a pair of magnetic filters 5 a and 5 b formed of a magnetic material such as stainless steel 430 are installed in the bore of the superconducting magnet 19. The magnetic filters 5a and 5b have a symmetric structure, and each have a folded channel structure. That is, it has a structure in which it enters from the inner flow path 17 and turns back while passing through the filter and flows out from the outer flow path 18. The magnetic filters 5a and 5b are integrally connected, and reciprocate in the integrated state so that the magnetic filter 5a and the magnetic filter 5b selectively enter the bore of the superconducting magnet 19 by this reciprocation. Has been. In the illustrated example, the magnetic filter 5a is contained in the bore of the superconducting magnet 19. In this case, the valves 15 and 22 are opened and the valves 16 and 23 are closed, and the water to be treated flowing through the pipe 12 is magnetic. It flows into the filter 5a and returns to the water area as treated water 24 through the pipe 20 while receiving magnetic separation of iron phosphate.
[0011]
A high magnetic field of 2T (Tesla) or more is applied to the magnetic filter 5a contained in the bore of the superconducting magnet 19 by the superconducting magnet 19, and a high magnetic field gradient is generated in the vicinity of the magnetic wire constituting the magnetic filter 5a. . Then, iron phosphate in the for-treatment water flowing in the magnetic filter 5a is magnetized by the high magnetic field and is attracted to the magnetic fine wire of the magnetic filter 5a. Since this attractive force is proportional to the product of the magnetization of iron phosphate and the magnetic field gradient in the vicinity of the magnetic wire, the higher the magnetic field intensity generated by the superconducting magnet 19, the higher the iron phosphate removal rate. Here, the water to be treated flowing in the magnetic filter 5a contains various suspended substances in addition to iron phosphate, but these have lower magnetic susceptibility than iron phosphate. It is not attracted by the magnetic conditions to be attracted and is returned to the water area while being contained in the treated water 24.
[0012]
If the adsorption and separation of iron phosphate by the magnetic filter 5a is continued as described above, iron phosphate is gradually deposited on the magnetic filter 5a, and the separation performance of the magnetic filter 5a is accordingly lowered. Then, after continuing water flow for a predetermined time, it switches to the magnetic filter 5b. For this purpose, the integrally connected magnetic filters 5a and 5b are moved to the left, or the superconducting magnet 19 is moved to the right, so that the magnetic filter 5a is brought out to the low magnetic field space outside the bore of the superconducting magnet 19, and instead the magnetic filter 5 b is positioned in the high magnetic field space in the bore of the superconducting magnet 19. At the same time, the valves 15 and 22 are closed, the valves 16 and 23 are opened, and the water to be treated is guided to the magnetic filter 5b, and the separation operation is performed by the magnetic filter 5b. During this time, the magnetic filter 5a is washed and regenerated in a low magnetic field space. For this purpose, the valves 26 and 27 are opened, washing air or washing water is injected from the cylinder 31 to wash away the iron phosphate held by the magnetic filter 5 a, and the washed-out iron phosphate is stored in the phosphorus storage tank 30. The magnetic filter 5b is also cleaned and regenerated during the separation operation of the magnetic filter 5a. In this case, the valves 28 and 29 are opened. In this embodiment, cleaning air and cleaning water are supplied from the cylinder 31, but it is also possible to use the treated water 24 for cleaning instead.
[0013]
As described above, the present purification device can separately separate and recover phosphorus that causes eutrophication as iron phosphate without mixing it with other solid suspended substances. For this reason, the recovered iron phosphate has a high purity, and the recovered phosphorus can be easily reused. As a form of reuse of recovered phosphorus, fertilizer is particularly preferable because recovered phosphorus is in the form of iron phosphate. The recovered iron phosphate can be used as a fertilizer in an almost intact state, but a more excellent fertilizer can be obtained by appropriately adding nitrogen, potassium, or the like. In addition, this purification device can use low-cost iron sulfate or iron chloride as the chemical used for the precipitation of phosphorus, and can use the same amount as the phosphate ion concentration of the water to be treated. As a result, the running cost can be significantly reduced as compared with the conventional method.
[0014]
Here, an experimental example is described for reference. In the experiment, ferric sulfate was added to test water containing phosphorus, and water was passed through the superconducting magnetic separator with the pH controlled to 8 or higher. The applied magnetic field of the superconducting magnetic separator was 2T. As a result, 77% of phosphorus could be removed. As described above, since the attractive force in the magnetic separator is proportional to the product of the magnetization of iron phosphate and the magnetic field gradient in the vicinity of the magnetic wire, it is considered that the removal rate can be further increased by using a higher magnetic field. In the case of the present invention using the superconducting magnet system, it is easy to obtain a high magnetic field. For example, even a superconducting magnet composed of an inexpensive NbTi superconducting wire can easily generate a high magnetic field of about 5 to 7T. Further, when a superconducting magnet formed of a superconducting material such as Nb3 Sn or Nb3 Al or a high temperature superconducting material is used, a higher magnetic field can be generated. Therefore, according to the present invention, it can be seen that an extremely high phosphorus removal rate can be achieved, and the processing speed is high and the processing is highly efficient.
[0015]
FIG. 2 schematically shows the configuration of the purification apparatus according to the second embodiment together with the flow thereof. The purification apparatus of this embodiment is different from that of the first embodiment in that a solid-liquid separation part C and a floc decomposition part D are added between the phosphate production part A and the magnetic separation part B. Yes. Hereinafter, this difference will be described mainly. In the present embodiment, an aqueous iron coagulant is added to the water to be treated from the iron ion storage tank 6 as a chemical agent, and the pH of the stirring tank 2 is controlled to increase cohesion. Therefore, iron phosphate forms agglomerated flocs together with suspended solids in the water to be treated in the stirring tank 2. The agglomerated floc is precipitated in a precipitation tank 3 provided as a solid-liquid separation means in the solid-liquid separation part C, and becomes sludge and separated from the water to be treated. A sludge extraction pipe 14 is connected to the sedimentation tank 3, and the sludge extracted by the sludge extraction pipe 14 is guided to a pH adjustment tank (decomposition tank) 4 provided as a floc decomposition means in the flock decomposition section D. . In the pH adjustment tank 4, the pH is increased by adding alkali from the alkali storage tank 7 while controlling the valve 9 by the pH sensor 32, thereby reducing the aggregation effect of the flocculant and decomposing the aggregated floc. Since the water to be treated containing iron phosphate in a non-aggregated state is obtained by the decomposition of the agglomerated floc, this is passed through the magnetic separation part B, and magnetic separation is performed in the same manner as in the first embodiment.
[0016]
According to the present embodiment, the flocs flocs are once formed and subjected to magnetic separation after solid-liquid separation from the water to be treated. Therefore, most of the water to be treated introduced into the apparatus after taking water from the water area is solidified. In the liquid separation part C, the supernatant water 13 of the precipitation tank 3 can be returned to the water area. Therefore, it is only necessary to pass a remarkably small amount of water to be treated compared to the total amount of water to be treated introduced from the water area to the apparatus. B can be greatly reduced in size, and the processing capability can be greatly increased if the magnetic separation unit B has the same size.
[0017]
In the second embodiment described above, the precipitation method using the precipitation tank 3 is used for solid-liquid separation, but instead, for example, a specific gravity difference separation method, a sand addition high-speed aggregation method, a magnetic separation method, or the like can be used. In the case of using the magnetic separation method, for example, it is preferable to add magnetic particles such as magnetite together with the flocculant and perform magnetic separation by the magnetic seed type magnetic separation method. Further, in this embodiment, the treated water 24 is discharged as it is into the water area, but it is also preferable that the treated water 24 is subjected to a suspended solid removal process such as coagulation sedimentation. That is, the treated water 24 contains suspended solids at a high concentration by the treatment up to the solid-liquid separation section C, and therefore, the treated water 24 is in a state where it can be removed more efficiently. Therefore, by taking advantage of this condition and performing the suspended matter removal treatment, the purification by removing the suspended matter can be efficiently performed together with the removal of phosphorus. When the suspended water removal treatment is performed on the treated water 24 by the coagulation sedimentation method, if the coagulant in the iron ion storage tank 6 or the alkali in the alkali storage tank 7 is used, it is not necessary to increase the storage tank, thereby reducing the size and cost of the apparatus. Can be planned. The sludge generated by removing suspended solids from the treated water 24 can be made into a high-quality fertilizer by adding recovered iron phosphate thereto, and by doing so, the reusability can be further enhanced. . In this embodiment, the pH adjustment method is used for the decomposition of the aggregated flocs. However, mechanical decomposition, thermal decomposition, oxidative decomposition using ozone or hydrogen peroxide, or the like can be used instead.
[0018]
The purification apparatuses according to the first and second embodiments described above can be used by installing them on land, or can be used in the form of onboard processing by mounting all or part of them on a ship. . Furthermore, it is also possible to apply the water area itself about the phosphate production | generation part. In other words, if necessary, a part of the medicine can be partitioned and the chemical can be directly introduced into the water area, and then the treated water into which the chemical has been introduced is guided to the magnetic separation unit to perform the magnetic treatment. Further, in each of the above embodiments, the stirring tank 2 and the pH adjustment tank 4 are provided to promote the reaction by stirring there, but instead of this, stirring action is obtained by using a meander of a static mixer or piping. It is also possible to obtain a structure that promotes the reaction. Further, in each of the above embodiments, it is assumed that the purification device is used for purification of water areas such as rivers and lakes, but the purification device according to the present invention has the same effect even if it is used for dephosphorization purification of sewage water or factory waste water. Can be obtained. In the case of sewage water treatment, raw sewage can be treated water, or treated water treated by the activated sludge method can be treated water.
[0019]
The present invention is characterized by the use of a superconducting magnet system for magnetic separation. However, a cooling system such as liquid helium and a refrigerator conduction cooling system can be used for cooling the superconducting magnet. For example, it is not necessary to install a refrigerant tank, so that space can be saved and operability can be improved.
[0020]
FIG. 3 shows a flow of the purification apparatus according to the third embodiment. Since the metal salt as described above is used as a drug, a significant amount of metal hydroxide (or iron hydroxide when the metal ion is an iron ion) is generated at the same time as the phosphate is formed. This metal hydroxide can also be recovered by superconducting magnet type magnetic separation. However, in order to facilitate the reuse of phosphate, it is desirable to collect phosphate and metal hydroxide separately. In order to collect the phosphate and the metal hydroxide separately, the fact that the magnetism of the phosphate and the metal hydroxide is different is used. Specifically, the superconducting magnetic separator is provided with a plurality of magnetic filters having different magnetic forces, and a magnetic filter having a low magnetic force is disposed on the upstream side. When the water to be treated is passed through such a superconducting magnetic separator, each of the magnetic filters can separate and recover each of phosphate (iron phosphate) and metal hydroxide (iron hydroxide). The recovered iron hydroxide can be reused as iron ions for addition again by dissolving with an acid. On the other hand, the recovered iron phosphate can be reused as fertilizer as in the case of the above embodiments. The example in FIG. 3 is based on the purification device in FIG. 2, but the configuration of the present embodiment can be similarly applied to the purification device in FIG.
[0021]
FIG. 4 shows a flow of the purification apparatus according to the fourth embodiment. This embodiment is a modification of the third embodiment and uses magnetic separation to separate the aggregated floc from the water to be treated. In order to magnetically separate the agglomerated flocs, the magnetic particles are taken into the agglomerated flocs by injecting the magnetic particles 34 on the upstream side of the floc forming unit 2 (which the agitation tank 2 corresponds), and the magnetic particles are used to magnetically Perform separation. Magnetic particles that are more magnetic than phosphates and metal hydroxides are used, and the magnetic particles that remain in the water to be treated after decomposition of the aggregated floc are separated from the phosphates and metal hydroxides in the superconducting magnetic separator 25. Collect upstream from the separation position. The collected magnetic particles 35 are reused as added magnetic particles 34.
[0022]
FIG. 5 and FIG. 6 show the configuration of a superconducting magnetic separator that can be used in the magnetic separation part of the purification apparatus in the fourth embodiment. FIG. 5 schematically shows the cross-sectional structure, and FIG. 6 schematically shows the planar structure. The superconducting magnetic separator according to the present embodiment includes three magnetic filters 42, 43, and 44 for magnetically separating each separation target (recovered object) of phosphate, metal hydroxide, and magnetic particles. Have. These magnetic filters 42, 43, 44 are arranged so that their magnetic forces are different within a magnetic field space formed by one superconducting magnet 45. Specifically, three magnetic filters 42, 43, 44 are provided along the flow path of the water to be treated that is vertically provided so as to flow in from the lower inlet 41 and flow out to the upper outlet 49. These are arranged in series in this order so that each distance from the superconducting magnet 45 is different. That is, the three magnetic filters 42, 43, and 44 receive the magnetic field strength corresponding to the distance from the superconducting magnet 45. The superconducting magnet 45 is insulated from the outside by being installed in a vacuum vessel, and is kept in a superconducting state by being cooled by the refrigerator 48. Then, a magnetic field is generated by supplying current from a power source 47, and once the magnetic field is generated, it is possible to operate in the permanent current mode.
[0023]
The magnetic filter 42 at the lowermost part (uppermost stream side) has the smallest magnetic force and is used for attracting and separating magnetic particles (for example, magnetite and hematite) having the strongest magnetic force among the three kinds of objects to be collected. The magnetic filter 43 and the magnetic filter 44 on the upper side (downstream side) increase the magnetic force in this order, and attract and separate phosphates or metal hydroxides according to the respective magnetic forces. Each of the magnetic filters 42, 43, 44 is formed in a donut shape and can be rotated. By this rotation, the portion located in the flow path of the water to be treated moves to the cleaning units 42a, 43a, 44a, Therefore, it undergoes cleaning regeneration by injection of high-pressure water or high-pressure air. The separation object that has been peeled off from the magnetic filter by washing is collected in the collection tank 50. These cleaning parts 42a, 43a, 44a are arranged to be shifted by 120 ° so that they do not overlap each other by arranging the magnetic filters 42, 43, 44 as shown in FIG. The cleaning units 42a, 43a, and 44a are designed so as not to receive the magnetic field of the superconducting magnet 45 as much as possible. Specifically, the cleaning portions 42a, 43a, and 44a are arranged as far as possible from the magnetic field space of the superconducting magnet 45, and the superconducting magnet 45 is covered with a magnetic shield 46 formed of a magnetic material such as iron.
[0024]
The configuration in which a plurality of magnetic filters 42, 43, 44 are arranged in a magnetic field space formed by one superconducting magnet 45 as in the present embodiment so that each magnetic force is different from each other separately. There is an advantage that the apparatus structure in the case where it is necessary to perform magnetic separation can be reduced in size and cost can be reduced. That is, for magnetic separation of a plurality of separation objects separately, a superconducting magnetic separator can be provided for each separation object, but compared to this, the configuration of the present embodiment can reduce the size of the apparatus. Cost reduction can be achieved.
[0025]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, phosphorus can be efficiently removed as water purification, and phosphorus can be recovered at a low cost in a form that can be easily reused as fertilizer. It becomes.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a purification device according to a first embodiment together with the flow thereof.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a purification device according to a second embodiment together with the flow thereof.
FIG. 3 is a diagram showing a flow of a purification device according to a third embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing a flow of a purification device according to a fourth embodiment.
FIG. 5 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of a superconducting magnetic separator according to another embodiment.
6 is a diagram schematically showing a planar structure of the superconducting magnetic separator of FIG.
[Explanation of symbols]
1 Water to be treated 2 Reaction tank (phosphate production means)
3 Settling tank (Solid-liquid separation means)
4 Decomposition tank (floc disassembling means)
5a, 5b Magnetic filter 6 Iron ion storage tank 7 Alkali tank 19 Superconducting magnet 25 Superconducting magnetic separator (magnetic separation means)

Claims

被処理水からリンを除去する浄化装置において、被処理水へ金属塩を添加し、金属イオンと被処理水中のリン酸イオンとの反応で生成される磁性を有するリン酸塩を生成させるリン酸塩生成手段と、上記被処理水中のリン酸塩を含む凝集フロックを被処理水から分離する固液分離手段と、この固液分離手段で分離した凝集フロックを、ＰＨ調整法又は機械式分解又は熱分解、あるいは酸化分解法を用いて、分解するフロック分解手段と、このフロック分解手段で凝集フロックを分解した後にリン酸塩を分離する超電導磁石式の磁気分離手段と、を備えた浄化装置。In a purification device for removing phosphorus from the water to be treated, phosphoric acid is produced by adding a metal salt to the water to be treated and forming a magnetic phosphate produced by a reaction between metal ions and phosphate ions in the water to be treated. The salt generation means, the solid-liquid separation means for separating the aggregated floc containing the phosphate in the treated water from the treated water, and the aggregated floc separated by the solid-liquid separating means are subjected to a PH adjustment method or mechanical decomposition or A purifying apparatus comprising: floc decomposition means for decomposing using thermal decomposition or oxidative decomposition method; and superconducting magnet type magnetic separation means for separating phosphate after decomposing the aggregated floc by the floc decomposition means .

被処理水中のＰＨの値に応じてアルカリ投入を制御して、上記リン酸塩生成手段で生成したリン酸塩の凝集を防止するための凝集防止手段を備えている請求項１に記載の浄化装置。 2. The purification according to claim 1, further comprising an aggregation preventing means for controlling alkali input according to a pH value of the water to be treated to prevent aggregation of the phosphate produced by the phosphate producing means. apparatus.

添加した金属塩によりリン酸塩とともに生成する金属水酸化物を前記リン酸塩の分離とは異なる磁気条件下で前記リン酸塩とは別々に分離するようにされている請求項１〜請求項２の何れか１項に記載の浄化装置。 Claims 1, which is adapted to separate separately from the phosphates in different magnetic conditions the metal hydroxide to produce with phosphate by the added metal salts and separation of the phosphate The purification device according to any one of 2 .

磁気分離手段が複数の磁気フィルタを備えており、この複数の磁気フィルタは、一つの超電導磁石が発生する磁場空間内でそれぞれの磁気力が異なるように配置され、この複数の磁気フィルタによりリン酸塩とその他の分離対象物を別々に分離するようにされている請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の浄化装置。 The magnetic separation means includes a plurality of magnetic filters, and the plurality of magnetic filters are arranged so that each magnetic force is different in the magnetic field space generated by one superconducting magnet, The purification apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the salt and other separation objects are separated separately.