JP4466216B2 - 磁気分離浄化方法及びその装置 - Google Patents

Description

本発明は、水質浄化を目的とした磁気分離浄化装置における、特に汚泥の分解を容易に行い、汚泥から磁性粉と凝集剤を再利用する汚泥回収技術に関するものである。

水質浄化を目的として、細めの金網や高分子繊維で編んだ網を分離膜として使用し、汚濁粒子を有する原水に凝集剤と磁性粉を添加して磁性フロックを生成し、磁性フロックを膜で分離し、膜で捕集した磁性フロックを磁場発生手段で磁気分離、除去して高濃度汚泥を回収する磁気分離浄化装置が、特開２００２−２７３２６１号公報において知られている。本膜分離浄化装置はステンレス鋼の細線やポリエステル繊維等の網で構成され、たとえば数十ミクロンメートルの目開きの開口部を有した膜分離部を有する。開口部よりも小さい微細な汚濁物質を分離するため、予め原水に例えば凝集剤の硫酸バン土やポリ塩化アルミニウムや塩化鉄と磁性粉を加えて攪拌し、原水中の微細な固形浮遊物や藻類、微生物を凝集剤によって数百ミクロンメートル程度の大きさに結合させた磁性フロックを形成させる。この磁性フロックは数十ミクロンメートルの目開きを有した開口部を通過できず高い除去率で捕集分離され、膜を通過した処理水はさらに浄化される。

他方、膜上に捕集された磁性フロックは、洗浄水で膜から洗い流された後、水面近傍に停留し、水面近傍に静止配置された磁石の磁気力で分離され、汚泥移送手段で汚泥回収槽に蓄えられる。汚泥は最終的には、通常トラックで処分場や焼却場に運搬したり、コンポスト化される。

特開２００２−２７３２６１号公報

しかしながら、上記従来技術においては、汚泥から凝集剤と磁性粉を回収して再利用する点について十分考慮されていないものである。

本発明の目的は、凝集剤と磁性粉を再生してリサイクルして装置の運転コストを低減し、しかも系内の懸濁粒子（ＳＳ（Suspended Solids））成分とｐＨが上昇するのを防止して処理水の品質を向上させることができる磁気分離浄化装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、被除去物を含む被処理流体に、磁性体及び凝集剤を供給し、攪拌することにより前記被除去物を前記磁性体及び前記凝集剤により凝集物質に凝集させる第１の攪拌槽と、該第１の攪拌槽から導入された凝集物質を含む被処理流体を前記凝集物質が通過できない目開きを有する濾過手段により濾過して処理水を得る濾過槽と、前記濾過手段で捕集された凝集物質を磁気吸引させて回収する汚泥回収手段とを備えた磁気分離浄化装置において、前記汚泥回収手段で回収された凝集物質に塩酸を加えて攪拌する第２の撹拌槽と、該塩酸により分解された凝集物質を磁性体及び凝集剤と被除去物とに分離する沈殿槽とを備え、該沈殿槽により分離された磁性体及び凝集剤を戻して前記第１の攪拌槽に供給される前記被処理流体に添加して再利用するように構成し、前記濾過槽から濾過して得られる処理水における懸濁粒子濃度を測定する濁度計を設け、該濁度計で測定された懸濁粒子濃度が基準濃度を超えたとき前記沈殿槽から少なくとも懸濁粒子を系外に排出するように構成したことを特徴とする。

また、本発明は、被除去物を含む被処理流体に、磁性体及び凝集剤を供給し、攪拌することにより前記被除去物を前記磁性体及び前記凝集剤により凝集物質に凝集させる第１の攪拌槽と、該第１の攪拌槽から導入された凝集物質を含む被処理流体を前記凝集物質が通過できない目開きを有する濾過手段により濾過して処理水を得る濾過槽と、前記濾過手段で捕集された凝集物質を磁気吸引させて回収する汚泥回収手段とを備えた磁気分離浄化装置において、前記汚泥回収手段で回収された凝集物質に塩酸を加えて攪拌する第２の撹拌槽と、該塩酸により分解された凝集物質を磁性体及び凝集剤と被除去物とに分離する沈殿槽とを備え、該沈殿槽により分離された磁性体及び凝集剤を戻して前記第１の攪拌槽に供給される前記被処理流体に添加して再利用するように構成し、前記濾過槽から濾過して得られる処理水における懸濁粒子濃度を測定する濁度計を設け、該濁度計で測定された懸濁粒子濃度が基準濃度を超えたとき前記沈殿槽から懸濁粒子を系外に排出し、該排出の際懸濁粒子と一緒に排出される磁性粉については前記沈殿槽の下流に設けられた磁性粉回収槽で回収して前記第１の攪拌槽に供給される前記被処理流体に戻すように構成したことを特徴とする。

また、本発明は、前記磁気分離浄化装置において、第１の攪拌槽にｐＨメータを設け、該ｐＨメータの指示により前記第１の攪拌槽のｐＨを調整できることを特徴とする。

また、本発明は、被除去物を含む被処理流体に磁性体及び凝集剤を供給して攪拌することにより前記被除去物を前記磁性体及び前記凝集剤により凝集物質に凝集させ、該凝集させた凝集物質を含む被処理流体を濾過して前記凝集物質を処理水から分離し、該処理水から分離した凝集物質を磁気吸引させて回収する磁気分離浄化方法において、前記回収された凝集物質に塩酸を加えて攪拌することにより前記凝集物質を分解し、該分解された凝集物質を沈殿槽で磁性体及び凝集剤と被除去物とに分離し、該分離された磁性体及び凝集剤を前記被処理流体に添加する磁性体及び凝集剤として再利用し、前記被処理流体を濾過して前記凝集物質が分離された処理水における懸濁粒子濃度を測定し、該測定された懸濁粒子濃度が基準濃度を超えたとき前記沈殿槽から少なくとも懸濁粒子を系外に排出することを特徴とする。

本発明によれば、汚泥を塩酸で分解、沈降分離することにより、凝集剤と磁性粉を回収して再利用することができるので、装置の運転コストを低減できる効果を奏するとともに、系内の懸濁粒子（ＳＳ（Suspended Solids））濃度及びｐＨを安定化でき、処理水の品質を向上できる効果を奏する。

本発明に係る汚泥回収機能を備えた磁気分離浄化装置の実施の形態について図面を用いて説明する。

即ち、本発明は、図１〜図３のそれぞれに示す磁気分離浄化装置において、汚泥の分解を行わせる少量の塩酸１３と、動力の消費がほとんどない沈殿槽１４との組み合わせで、凝集剤と磁性粉の回収を実現し、濁度計２９又は／及びｐＨメーター２２による制御により処理水の品質向上を実現した。

［第1の実施の形態］
本発明に係る磁気分離浄化装置の第1の実施の形態について図１を用いて説明する。図１は、磁気分離浄化装置の第1の実施の形態における汚泥回収機能のフローを示したものである。油等の被除去物である汚濁粒子を含む原水（被処理流体）１は、凝集剤（例えば硫酸バン土、ポリ塩化アルミニウムや塩化鉄）及び磁性粉が予め適量混入され（供給され）、比較的回転数が高い（翼の周速が１ｍ／ｓ〜２ｍ／ｓ程度）攪拌槽３に導入され、数百ミクロンメートル程度の磁性マイクロフロックが形成されながら、次に比較的回転数が低い（翼の周速が０．５ｍ／ｓ〜１ｍ／ｓ程度）攪拌槽４に流入する。攪拌槽４では、高分子凝集剤２が加えられることで、流入された磁性マイクロフロックが数ミリメートル程度の大きさの磁性フロック（凝集物質）１０を形成（生成）する。このように生成された磁性フロック１０と前処理水は次の濾過槽５に導入される。

このように、被除去物を含む原水（被処理流体）１に、磁性体及び凝集剤を供給し、攪拌することにより上記被除去物を上記磁性体及び上記凝集剤により磁性フロック（凝集物質）１０に凝集させる第１の攪拌槽は、攪拌槽３および４によって構成される。

濾過槽５には回転ドラム６が設けられ、該回転ドラム６の外周面には例えばステンレス鋼の細線やポリエステル繊維等で数ミクロンメートルから数十ミクロンメートルの目開きを有した膜となる網（濾過手段）６'が設けられている。従って、濾過槽５に流入した前処理水は、網６'を通過して回転ドラム６内に流入する。このとき、前処理水中の磁性フロック（凝集物質）１０は網６'により捕集される。そして、網６'を通過した浄化水（処理水）１７は回転ドラム６の適当な開口部から排出されて系外に放流される。

一方、網（濾過手段）６'に捕集されて付着した磁性フロック１０は、回転ドラム内部に設けられたノズルより洗浄水（図示していない）を噴出して網６'から洗い流された後、水面近傍に停留し、水面近傍に静止配置された回転体７に内蔵された磁場発生手段８、例えば超伝導磁石や永久磁石により回転体７の表面に吸着されて、回転体７の回転により掻き取り板等の掻き取り手段９の方向に移動する。該移動された磁性フロック１０は、掻き取り手段９によって回転体７の表面からはく離され、自然落下して汚泥回収槽１１内に蓄えられる。そして、汚泥回収槽１１に、ある程度蓄えられた磁性フロック１０は次の汚泥分解槽１２に移送される。このように網（濾過手段）６'で捕集された磁性フロック（凝集物質）１０を磁気吸引させて回収する汚泥回収手段は、回転体７、磁場発生手段８、掻き取り手段９及び汚泥回収槽１１で構成される。

汚泥分解槽（第２の攪拌槽）１２では、移送された磁性フロック１０を攪拌しながら適量の塩酸１３が加えられることにより、高分子凝集剤を分解して例えば油、処理水を含んだ凝集剤及び磁性粉に分解される。加える塩酸のｐＨは磁性フロック１０の状態にもよるが、１．５から４の範囲であることが望ましい。余り塩酸の濃度が濃いいと磁性粉が溶解するので不適当である。このように短い滞留時間で分解された磁性フロックは沈殿槽１４にさらに移送される。

沈殿槽１４では、適当な滞留時間で上方には比重の軽い油（被除去物）が浮上して分離され、その下部には処理水を含んだ凝集剤及び比重の大きい磁性粉が分離される。このように分離されるため、原水１が原油を含んだ海水等ではこの油（被除去物）１５は回収され、海水を含んだ凝集剤と磁性粉との混合物１６は原水１に戻され、再利用される。

しかしながら、このように海水を含んだ凝集剤と磁性粉との混合物１６を再利用した場合、長期連続運転を行うと原水に含まれる懸濁粒子（通常ＳＳ（Suspended Solids）と呼ばれる）が増加して沈殿槽１４内に堆積し、海水を含んだ凝集剤と磁性粉の混合物１６中のＳＳ濃度も増加し、ひいては浄化水１７のＳＳ濃度も上昇してくることになる。

そこで、本発明では、浄化水（処理水）１７の配管ラインにバイパスを設け、該バイパスに濁度計２９を設けることによって、常にＳＳ濃度を測定できるような構成とした。そして、浄化水（処理水）１７のＳＳ濃度が基準のＳＳ濃度を超えたときには、濁度計２９からの信号で沈殿槽１４の下部に設けられた自動弁１８を開いて系外に懸濁粒子（ＳＳ）を排出できる制御構造となっている。
尚、汚泥分解槽１２に設けられた翼２０の形状は一般的なパドル翼、タービン翼等を用いることができる。処理量が多いときには翼を多段化しても良い。

従って、本第1の実施の形態によれば、汚泥分解槽（第２の攪拌槽）１２及び沈殿槽１４からなる汚泥回収機能により磁性フロック１０を塩酸で分解して、沈降分離することができ、凝集剤と磁性粉を回収して再利用することができ、ＳＳ濃度が上昇した場合でも安定した浄化水を得ることができるので、装置の運転コストを低減できる効果がある。さらに、原水が有価価値のある原油を含む場合には原油の回収量を増加できる効果がある。

［第２の実施の形態］
本発明に係る磁気分離浄化装置の第２の実施の形態について図２を用いて説明する。図２は、磁気分離浄化装置の第２の実施の形態における汚泥回収機能のフローを示したものである。凝集剤として塩化第二鉄を用いた場合には、塩化第二鉄が酸性のため、再利用される時間経過とともに、攪拌槽３、攪拌槽４のｐＨが上昇して、磁性フロック１０の形成を阻害することになる。一般的なフロック凝集方法では、ｐＨは６から８の範囲にすることが望ましい。

そこで、本第２の実施の形態では、さらに、攪拌槽３又は攪拌槽４のなかにｐＨメータ２２を設け、ｐＨが設定値を超えると例えば水酸化ナトリウム２１を自動的に添加して攪拌槽３、４内のｐＨを制御する構成としたことにある。即ち、第２の実施の形態において、第１の実施の形態と相違する点は、例えば水酸化ナトリウム２１を自動的に添加して攪拌槽３、４内のｐＨを制御して上昇するのを防止する点にある。

従って、本第２の実施の形態によれば、磁性フロックを塩酸で分解して、沈降分離することができ、凝集剤と磁性粉を回収して再利用することができ、ＳＳ濃度及びｐＨが上昇した場合でも安定した浄化水を得ることができるので、装置の運転コストを低減できる効果がある。さらに、原水が有価価値のある原油を含むの場合には原油の回収量を増加できる効果がある。

［第３の実施の形態］
本発明に係る磁気分離浄化装置の第３の実施の形態について図３を用いて説明する。図３は、磁気分離浄化装置の第３の実施の形態における汚泥回収機能のフローを示したものである。長期連続運転を行うと原水に含まれる懸濁粒子（通常ＳＳと呼ばれる）が増加して沈殿槽１４内に堆積し、海水を含んだ凝集剤と磁性粉の混合物１６中のＳＳ濃度も増加し、ひいては浄化水１７のＳＳ濃度も上昇してくる。第１及び第２の実施の形態では、浄化水１７の配管ラインにバイパスを設け、該バイパスに濁度計２９を設け、常にＳＳ濃度を測定できるような構成にしている。そして、浄化水（処理水）１７のＳＳ濃度が基準のＳＳ濃度を超えたときには、濁度計２９からの信号で自動弁１８を開いて系外にＳＳを排出できる制御構造となっている。しかしながら、このときに磁性フロックを形成するための、磁性粉がＳＳと一緒に系外に一部分排出され、再利用される磁性粉の量が減少することになる。

そこで、本第３の実施の形態では、さらに、ＳＳ濃度が上昇した場合には、まず、沈殿槽１４の下部に設けられた自動弁１８を開いてＳＳと磁性粉を磁性粉回収槽３０に一旦貯蔵し、磁性粉回収槽３０の周囲に設置された電磁石３１を作動させることによって磁性粉を吸着し、その後自動弁３２を開いてＳＳ分だけを系外に排出する。次に、ＳＳ濃度が低下した場合には、自動弁１８及び自動弁３２を閉じて弁３３を開き、海水を含んだ凝集剤と磁性粉の混合物１６の一部バイパスした液を磁性粉回収槽３０に導き、磁性粉回収槽３０内の磁性粉３５を回収して原水１に戻すように構成した。このとき電磁石３１は作動していない。即ち、第３の実施の形態において、第１及び第２の実施の形態と相違する点は、浄化水１７のＳＳ濃度が基準のＳＳ濃度を超えたときに、沈殿槽１４からＳＳ分だけを系外に排出し、磁性粉については回収して原水１に戻して再利用できるようにした点にある。

従って、本第３の実施の形態によれば、磁性フロックを塩酸で分解して、沈降分離することができ、凝集剤と磁性粉を回収して再利用することができ、ＳＳ濃度及びｐＨが上昇した場合でも安定した浄化水を得ることができ、回収磁性粉の量を増加できる効果があるので、装置の運転コストを低減できる効果がある。さらに、原水が有価価値のある原油を含むの場合には原油の回収量を増加できる効果がある。

本発明は、水質浄化を目的とした磁気分離装置に関し、特に汚泥の分解を容易に行い、凝集剤と磁性粉を回収して、再利用するものであるが、排水中の重金属除去の用途にも適用できる。

本発明に係る磁気分離浄化装置の第１の実施の形態における汚泥回収機能のフローを示した図である。 本発明に係る磁気分離浄化装置の第２の実施の形態における汚泥回収機能のフローを示した図である。 本発明に係る磁気分離浄化装置の第３の実施の形態における汚泥回収機能のフローを示した図である。

符号の説明

１…原水（被処理流体）、２…高分子凝集剤、３、４…攪拌槽（第１の攪拌槽）、５…濾過槽、６…回転ドラム、６'…網（濾過手段）、７…回転体、８…磁場発生手段、９…掻き取り手段、１０…磁性フロック（凝集物質）、１１…汚泥回収槽、１２…汚泥分解槽（第２の攪拌槽）、１３…塩酸、１４…沈殿槽、１７…浄化水（処理水）、１８…自動弁、２０…翼、２１…水酸化ナトリウム、２２…ｐＨメータ、２９…濁度計、３０…磁性粉回収槽、３１…電磁石、３２…自動弁、３３…弁、３５…磁性粉。

Claims (4)

1. 被除去物を含む被処理流体に、磁性体及び凝集剤を供給し、攪拌することにより前記被除去物を前記磁性体及び前記凝集剤により凝集物質に凝集させる第１の攪拌槽と、該第１の攪拌槽から導入された凝集物質を含む被処理流体を前記凝集物質が通過できない目開きを有する濾過手段により濾過して処理水を得る濾過槽と、前記濾過手段で捕集された凝集物質を磁気吸引させて回収する汚泥回収手段とを備えた磁気分離浄化装置において、
   前記汚泥回収手段で回収された凝集物質に塩酸を加えて攪拌する第２の撹拌槽と、該塩酸により分解された凝集物質を磁性体及び凝集剤と被除去物とに分離する沈殿槽とを備え、該沈殿槽により分離された磁性体及び凝集剤を戻して前記第１の攪拌槽に供給される前記被処理流体に添加して再利用するように構成し、
   前記濾過槽から濾過して得られる処理水における懸濁粒子濃度を測定する濁度計を設け、該濁度計で測定された懸濁粒子濃度が基準濃度を超えたとき前記沈殿槽から少なくとも懸濁粒子を系外に排出するように構成したことを特徴とする磁気分離浄化装置。
2. 被除去物を含む被処理流体に、磁性体及び凝集剤を供給し、攪拌することにより前記被除去物を前記磁性体及び前記凝集剤により凝集物質に凝集させる第１の攪拌槽と、該第１の攪拌槽から導入された凝集物質を含む被処理流体を前記凝集物質が通過できない目開きを有する濾過手段により濾過して処理水を得る濾過槽と、前記濾過手段で捕集された凝集物質を磁気吸引させて回収する汚泥回収手段とを備えた磁気分離浄化装置において、
   前記汚泥回収手段で回収された凝集物質に塩酸を加えて攪拌する第２の撹拌槽と、該塩酸により分解された凝集物質を磁性体及び凝集剤と被除去物とに分離する沈殿槽とを備え、該沈殿槽により分離された磁性体及び凝集剤を戻して前記第１の攪拌槽に供給される前記被処理流体に添加して再利用するように構成し、
   前記濾過槽から濾過して得られる処理水における懸濁粒子濃度を測定する濁度計を設け、該濁度計で測定された懸濁粒子濃度が基準濃度を超えたとき前記沈殿槽から懸濁粒子を系外に排出し、該排出の際懸濁粒子と一緒に排出される磁性粉については前記沈殿槽の下流に設けられた磁性粉回収槽で回収して前記第１の攪拌槽に供給される前記被処理流体に戻すように構成したことを特徴とする磁気分離浄化装置。
3. 前記第１の攪拌槽にｐＨメータを設け、該ｐＨメータの指示により前記第１の攪拌槽のｐＨを調整できることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気分離浄化装置。
4. 被除去物を含む被処理流体に磁性体及び凝集剤を供給して攪拌することにより前記被除去物を前記磁性体及び前記凝集剤により凝集物質に凝集させ、該凝集させた凝集物質を含む被処理流体を濾過して前記凝集物質を処理水から分離し、該処理水から分離した凝集物質を磁気吸引させて回収する磁気分離浄化方法であって、
   前記回収された凝集物質に塩酸を加えて攪拌することにより前記凝集物質を分解し、該分解された凝集物質を沈殿槽で磁性体及び凝集剤と被除去物とに分離し、該分離された磁性体及び凝集剤を前記被処理流体に添加する磁性体及び凝集剤として再利用し、
   前記被処理流体を濾過して前記凝集物質が分離された処理水における懸濁粒子濃度を測定し、該測定された懸濁粒子濃度が基準濃度を超えたとき前記沈殿槽から少なくとも懸濁粒子を系外に排出することを特徴とする磁気分離浄化方法。

Images