(57)【要約】【課題】磁気ディスクの全てを汚濁水に浸漬した全水没方式の磁気分離装置であって、磁気ディスクに吸着した磁気フロックを、磁気ディスクから効率よく排出することができるスクレーパを備えた磁気分離装置を提供する。【解決手段】本発明の磁気分離装置２０に設けられたスクレーパ３６は、磁気ディスク３４から掻き取った磁性フロックを回転軸３２の貫通孔３８Ａ、３２Ａに導くように湾曲形状に構成される。また、スクレーパ３６は、その基端部３６Ａが回転軸３２に接触され、且つ、回転軸３２の円周方向接線Ｄから磁気ディスク３４の外周に向って湾曲した形状であって、回転軸３２の同心円３３Ａ、３３Ｂとの交差角度θ１、θ２が次第に小さくなる形状であり、磁気ディスク３４の最外周部３３Ｃとスクレーパ３６の先端部３６Ｂとのなす角度θ３が３０〜４５度に設定されている。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
箱状の本体部、該本体部の一方側に設けられた原水流入口、及び該本体部の他方側に設けられた処理水排水口を有する処理槽と、
前記処理槽の前記本体部に貫通配置された回転軸と、
前記処理槽の前記本体部に配置されるとともに前記回転軸に取り付けられた磁気ディスクと、
前記回転軸の一端に連結されるとともに該回転軸を介して前記磁気ディスクを回転させる駆動部と、
前記処理槽に固定されるとともに前記磁気ディスクの表面に当接されて該磁気ディスクの表面に付着した磁性フロックを掻き取るスクレーパとを備え、
前記回転軸は中空の管体であり、該回転軸の表面には内部の中空部と連通する貫通孔が備えられ、
前記スクレーパは、前記磁気ディスクの半径方向に配設されるとともに、前記磁気ディスクから掻き取った磁性フロックを前記回転軸の前記貫通孔に導くように湾曲形状に構成されていることを特徴とする磁気分離装置。
【請求項２】
前記スクレーパは、該スクレーパの基端部が前記回転軸に接触され、且つ、前記回転軸の円周方向接線から前記磁気ディスクの外周に向って湾曲した形状であって、前記回転軸の同心円との交差角度が次第に小さくなる形状であり、前記磁気ディスクの最外周部とスクレーパの先端部とのなす角度が３０〜４５度である請求項１に記載の磁気分離装置。
【請求項３】
前記回転軸の他端には吸引ポンプが連結され、該吸引ポンプの回転数が制御部によって制御されている請求項１又は２に記載の磁気分離装置。
【請求項４】
前記回転軸の他端には、開度が調節可能なバルブを介して吸引ポンプが連結されている請求項１又は２に記載の磁気分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気分離装置に係り、特に原水中の磁性フロックを磁性力により磁気ディスクに吸着分離した後、スクレーパを用いて磁気ディスクの外に磁性フロックを排出する磁気分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水や工場排水等の原水（汚濁水ともいう）中に存在する汚濁物質を除去する装置として、磁気分離装置が従来から知られている。磁気分離装置は、原水中に凝集剤と磁性粉を添加することにより、前記汚濁物質を、磁性を帯びた磁性フロック（磁性汚濁物ともいう）として形成し、この磁性フロックを、永久磁石片を固着した磁気ディスクに吸着して分離除去する。
【０００３】
特許文献１、２、３に開示された磁気分離装置は、処理槽内に、永久磁石片を放射状に配置した複数枚の磁気ディスクを回転軸に間隔を置いて配設したものであり、回転する磁気ディスクに磁性フロックを吸着させることによって原水中から磁性フロックを除去する。磁気ディスクに吸着された磁性フロックは、処理槽に固定設置されたスクレーパによって掻き取られ、磁気ディスクの外に排出される。
【０００４】
ところで、特許文献１〜３に示された磁気分離装置は、処理槽内において磁気ディスクの下部を原水に浸漬させ、磁気ディスクに吸着した磁性フロックを気中で掻き取る半水没方式の装置である。この装置では、磁気ディスクに配設された磁石のうち、原水に浸漬された一部分しか磁性フロックの吸着に寄与させることができないため、磁気フロックの回収効率が悪いという問題がある。
【０００５】
この問題を解決する装置として、特許文献４に示された磁気分離装置は、磁気ディスクの全てを原水に浸漬した全水没方式の装置であり、磁気ディスクに配設された磁石の全てを磁気フロックの吸着に寄与できる。この磁気分離装置によれば、特許文献１〜３の磁気分離装置と比較して、磁気フロックの吸着面積が増えるので、磁気フロックの吸着性能が向上する。
【０００６】
また、特許文献４に開示されたスクレーパは、真直の板状体であり、磁気ディスクの回転軸から磁気ディスクの最外周部に向けて半径方向に配設されるとともに、磁気ディスクの回転方向に対して傾斜して配置されている。このスクレーパによって掻き取られた磁性フロックは、スクレーパに沿って上昇し、磁気ディスクの最外周部から排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５１−７７９７５号公報
【特許文献２】特開２００５−３４２５５１号公報
【特許文献３】特開平１０−２４４４２４号公報
【特許文献４】特開平５−１１１６８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献４の磁気分離装置では、スクレーパによって磁気ディスクから分離された磁性フロックが、磁気ディスクの回転によって送られる次の磁石に引き寄せられ、この結果、スクレーパに磁性フロックが堆積するので、磁性フロックを磁気ディスクの最外周部まで円滑に移動させることができない。よって、特許文献４の磁気分離装置では、磁気ディスクに付着した磁性フロックを磁気ディスクから効率よく排出することが困難であった。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、磁気ディスクの磁気力を有効に用いるために、磁気ディスクの全てを原水に浸漬した全水没方式の磁気分離装置であって、磁気ディスクに吸着した磁気フロックを、磁気ディスクから効率よく排出することができるスクレーパを備えた磁気分離装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、前記目的を達成するために、箱状の本体部、該本体部の一方側に設けられた原水流入口、及び該本体部の他方側に設けられた処理水排水口を有する処理槽と、前記処理槽の前記本体部に貫通配置された回転軸と、前記処理槽の前記本体部に配置されるとともに前記回転軸に取り付けられた磁気ディスクと、前記回転軸の一端に連結されるとともに該回転軸を介して前記磁気ディスクを回転させる駆動部と、前記処理槽に固定されるとともに前記磁気ディスクの表面に当接されて該磁気ディスクの表面に付着した磁性フロックを掻き取るスクレーパとを備え、前記回転軸は中空の管体であり、該回転軸の表面には内部の中空部と連通する貫通孔が備えられ、前記スクレーパは、前記磁気ディスクの半径方向に配設されるとともに、前記磁気ディスクから掻き取った磁性フロックを前記回転軸の前記貫通孔に導くように湾曲形状に構成されていることを特徴とする磁気分離装置を提供する。
【００１１】
本発明によれば、全体が原水に浸漬した磁気ディスクを、回転軸を介して回転させながら、磁気ディスクに付着した磁性フロックをスクレーパによって掻き取る。スクレーパによって掻き取られた磁性フロックは、スクレーパが真直ではなく湾曲形状に構成されているため、磁気ディスクの回転力により回転軸に向けて円滑に移動される。そして、磁性フロックは、回転軸の貫通孔から回転軸の中空部に導入されて回転軸の他端から処理槽外に排出される。これにより、磁気フロックの排出効率が上がる。スクレーパの形状は、円弧状、放物線状等の湾曲形状であり、磁気ディスクの最外周部から回転軸（磁気ディスクの中心部）に向けて、磁性フロックを寄せ集めることが可能な形状である。
【００１２】
本発明の前記スクレーパは、該スクレーパの基端部が前記回転軸に接触され、且つ、前記回転軸の円周方向接線から前記磁気ディスクの外周に向って湾曲した形状であって、前記回転軸の同心円との交差角度が次第に小さくなる形状であり、前記磁気ディスクの最外周部とスクレーパの先端部とのなす角度が３０〜４５度であることが好ましい。
【００１３】
本発明によれば、磁気ディスクに付着した磁性フロックを、磁気ディスクの最外周部から回転軸に向けて円滑に寄せ集めることができる。また、前記角度が３０度未満の場合、及び４５度を越えた場合には、掻き取った磁性フロックがスクレーパに堆積するので好ましくない。
【００１４】
また、本発明の前記回転軸の他端には吸引ポンプが連結され、該吸引ポンプの回転数が制御部によって制御されていることが好ましい。
【００１５】
本発明によれば、制御部によって吸引ポンプの回転数を制御することにより、磁性フロックの排出量を制御できる。
【００１６】
また、本発明の前記回転軸の他端には、開度が調節可能なバルブを介して吸引ポンプが連結されていることが好ましい。
【００１７】
本発明によれば、バルブの開度を調節することにより、磁性フロックの排出量を制御できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の磁気分離装置によれば、磁気ディスクに吸着した磁気フロックの排出を安定して効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施の形態に係る磁気分離装置を備えた原水浄化システムの全体構成を示すブロック図
【図２】実施の形態の磁気分離装置の全体斜視図
【図３】図２に示した磁気分離装置の縦断面図
【図４】磁気ディスクに対するスクレーパの形状を示した説明図
【図５】磁気分離装置による処理水の処理時間と濁度との関係を示したグラフ
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面に従って本発明に係る磁気分離装置の好ましい実施の形態について説明する。
【００２１】
図１は、実施の形態に係る磁気分離装置２０を備えた原水浄化システム１０の全体構成を示すブロック図である。
【００２２】
原水浄化システム１０は凝集装置１４、及び磁気分離装置２０を備える。汚濁水である原水は、原水ポンプ１２によって、凝集装置１４の急速攪拌槽１４Ａに送水される。また、原水ポンプ１２と急速攪拌槽１４Ａとを連結する管路１３には、磁性粉を添加する磁性粉添加装置１６と、凝集剤を添加する凝集剤添加装置１８とが連結され、磁性粉及び凝集剤が管路１３を流れる原水に添加される。磁性粉としては、例えば四三酸化鉄が好ましく用いられる。また、凝集剤としては、ポリ塩化アルミニウム、塩化鉄、硫酸第二鉄等の水溶性の無機凝集剤が好ましく用いられる。
【００２３】
急速攪拌槽１４Ａでは、高速回転する攪拌羽根によって、原水と、添加した磁性粉及び凝集剤とが急速攪拌される。これにより、数十μｍ程度の大きさの微小な磁性マイクロフロックが形成される。前記攪拌羽根の先端部における回転周速としては、１〜２ｍ／秒程度で行うことが好ましい。磁性マイクロフロックには、磁性粉、原水中の固形浮遊粒子、バクテリア、及びプランクトン等が取り込まれる。
【００２４】
磁性マイクロフロックを含有する原水は、管路１５を介して凝集装置１４の緩速攪拌槽１４Ｂに送水される。また、管路１５には、高分子凝集剤を添加する高分子凝集剤添加装置２１が連結され、管路１５を流れる原水に高分子凝集剤が添加される。高分子凝集剤としては、アニオン系及びノニオン系のものが好適に用いられる。
【００２５】
緩速攪拌槽１４Ｂは、低速回転する攪拌羽根によって、磁性マイクロフロックと高分子凝集剤とが緩やかに攪拌される。これにより、数百μｍ〜数ｍｍ程度の大きな磁性フロックが形成される。緩速攪拌槽１４Ｂは、複数段（例えば３段）の連続した多段攪拌槽として構成されることが好ましい。この場合、上流側の緩速攪拌槽から下流側の緩速攪拌槽にいくに従って、攪拌羽根の回転速度が遅くなるように設定されている。これにより、上流側の緩速攪拌槽から下流側の緩速攪拌槽にいくに従って、磁性フロックが成長していくとともに、成長した磁性フロックの破壊が防止される。攪拌羽根の先端部における回転周速としては、例えば上流側の緩速攪拌槽が０．５〜１ｍ／秒程度、中流側の緩速攪拌槽が０．３〜０．７ｍ／秒程度、下流側の緩速攪拌槽が０．１〜０．３ｍ／秒程度であることが好ましい。
【００２６】
大きさが成長した磁性フロックを含有する原水は、実施の形態の磁気分離装置２０に送水される。磁気分離装置２０は、原水中の磁性フロックを磁性力によって吸着して原水から分離するものであり、原水中の磁性フロックの約９０％を分離除去できる。磁気分離装置２０の装置構成については後述する。
【００２７】
磁気分離装置２０から排出された磁性フロックは、遠心分離機やベルトプレス機等の脱水装置２５に搬送され、脱水装置２５によって含水率が８０％程度まで低減される。この後、脱水された磁性フロックは、トラック等の搬送車両によって埋め立て処分場、焼却場、又は堆肥製造工場等に搬送される。
【００２８】
一方、磁気分離装置２０によって磁性フロックが分離された処理水は、フィルター分離装置２４に送水される。フィルター分離装置２４では、前記処理水が回転ドラムフィルタ（不図示）の内側から外側に濾過され、前記処理水に残存する磁性フロックが除去される。
【００２９】
これにより、実施の形態の原水浄化システム１０によれば、ゴミ、固形浮遊粒子、バクテリア、プランクトン等の汚濁物質が含まれる原水を浄化できる。なお、符号５２は、磁気分離装置２０によって処理された前記処理水の濁度を計測する濁度計である。この濁度計５２については後述する。
【００３０】
なお、前記回転ドラムフィルタに付着した磁性フロックは、回転ドラムフィルタの上方に配設されたシャワーリング装置（不図示）から洗浄水がシャワーリングされることによって、前記回転ドラムフィルタ内のホッパーに集積され、装置外に排出される。また、シャワーリングにより磁性フロックを含む汚れた洗浄排水は、ポンプ２６によって原水ポンプ１２の前段に戻され、再処理される。
【００３１】
図２は、磁気分離装置２０の斜視図であり、磁気分離装置２０を構成する処理槽３０が二点鎖線で示されている。また、図３は、磁気分離装置２０の縦断面図である。
【００３２】
磁気分離装置２０は、磁性フロックを含有する原水が水平方向に流入する処理槽３０と、処理槽３０に水平方向に配設された回転軸３２と、回転軸３２に所定の間隔を有して並設され、磁性フロックを磁性力により吸着する複数枚の磁気ディスク３４、３４…と、各々の磁気ディスク３４の表面に当接される一対のスクレーパ３６、３６とによって構成される。
【００３３】
なお、本実施の形態では、１０枚の磁気ディスク３４、３４…を備えた磁気分離装置２０について説明するが、磁気ディスク３４の枚数は１０枚に限定されるものではなく、１枚以上であればよい。また、スクレーパ３６の本数も２本に限定されるものではなく、１本以上であればよい。更に、処理槽の後述する本体部３０Ａを複数槽に分割し、分割した槽毎に原水を流入させることにより、分割した槽をリアクターとして機能させてもよい。
【００３４】
処理槽３０は、密閉された箱状の本体部３０Ａと、本体部３０Ａの上流側に設けられた原水流入口３０Ｂと、本体部３０Ａの下流側に設けられた処理水排水口３０Ｃとを備える。原水流入口３０Ｂから矢印Ａ方向に連続的に供給された原水は、本体部３０Ａに満たされる。よって、本体部３０Ａ内に配設された磁気ディスク３４及びスクレーパ３６は、その全体が原水に浸漬される。
【００３５】
回転軸３２は、不図示のパッキンを介して本体部３０Ａに貫通して配置される。また、回転軸３２は中空の管体であり、回転軸３２の表面には内部の中空部と連通する複数の貫通孔３２Ａ、３２Ａ…がその周部に備えられている。この貫通孔３２Ａは、隣接する２枚の磁気ディスク３４、３４の間に位置する回転軸３２の外周面に開口されるとともに、両側に配置された２枚の磁気ディスク３４、３４の側方に位置する回転軸３２の外周面に開口される。
【００３６】
磁気ディスク３４は円盤状に構成されており、その内部には多数の磁石３５、３５…が磁気ディスク３４の中心から放射状に配設されている。また、磁気ディスク３４は、カラー３８を介して回転軸３２に連結されており、カラー３８には、回転軸３２の貫通孔３２Ａと連通する貫通孔３８Ａが開口されている。ここでは、カラー３８を含めて回転軸３２と称する。また、磁石３５の形状は片（チップ）状に限定されるものではなく、例えば磁石を角柱状とし、この磁石を磁気ディスク３４の中心から放射状に複数本配設してもよい。
【００３７】
回転軸３２の一端は、不図示の減速機構を介してモータ（駆動部）４０の回転軸に連結され、モータ４０が駆動されることにより、回転軸３２が回転されて磁気ディスク３４が矢印Ｂ方向（時計周り方向）に回転される。また、回転軸３２の他端は、本体部３０Ａの側面から外方に延設されて、磁気フロックの排出口として開口されている。
【００３８】
一方、スクレーパ３６は、磁気ディスク３４の半径方向に配設されるとともに、磁気ディスク３４から掻き取った磁性フロックをカラー３８の貫通孔３８Ａに導くように湾曲形状に構成されている。また、一対のスクレーパ３６、３６は、回転軸３２を中心とした、すなわち、磁気ディスク３４の中心点を中心とした点対称位置に配置されている。更に、スクレーパ３６は、バー４２を介して本体部３０Ａに固定されている。
【００３９】
更に詳説するとスクレーパ３６は、図４（Ａ）に示す態様、及び図４（Ｂ）に示す態様の如く、スクレーパ３６の基端部３６Ａが回転軸３２に接触され、且つ、回転軸３２の円周方向接線Ｄから磁気ディスク３４の外周に向って湾曲した形状であって、回転軸３２の任意の同心円３３Ａ、３３Ｂとの交差角度θ１、θ２が次第に小さくなる形状であり、磁気ディスク３４の最外周部３３Ｃとスクレーパ３６の先端部３６Ｂとのなす角度θ３が３０〜４５度に設定されている。
【００４０】
図４（Ａ）に示した態様の交差角度θ１、は５９度、θ２は５２度、θ３は４５度であり、図４（Ｂ）に示した態様の交差角度θ１、は４８度、θ２は３８度、θ３は３０度である。
【００４１】
このようにスクレーパ３６を湾曲形状に構成することにより、磁気ディスクに付着した磁性フロックを、磁気ディスク３４の最外周部３３Ｃから回転軸３２に向けて円滑に寄せ集めることができる。また、前記角度に設定することにより、磁性フロックの寄せ集めをより一層円滑に実施することができる。なお、スクレーパ３６のθ３が３０度未満の場合には、磁性フロックを寄せ集める能力が低下し、４５度を越えた場合には、原水の流路を妨げ、流れに対してデッドスペースが大きくなるので好ましくない。
【００４２】
次に、前記の如く構成された磁気分離装置２０の作用について説明する。
【００４３】
磁気ディスク３４及びスクレーパ３６は、本体部３０Ａの内部で原水にその全体が浸漬される。原水流入口３０Ｂから本体部３０Ａに原水が流入すると、原水中の磁性フロックが、回転する磁気ディスク３４に吸着されていき、清澄な処理水が処理水排水口３０Ｃから排水される。
【００４４】
磁気ディスク３４に吸着された磁気フロックは、磁気ディスク３４の回転に伴いスクレーパ３６に接触し、磁気ディスク３４の回転に伴いスクレーパ３６に案内されて、磁気ディスク３４の中心に円滑に寄せ集められていく。寄せ集められた磁気フロックは、カラー３８の貫通孔３８Ａから回転軸３２の貫通孔３２Ａに入り、回転軸３２の中空部を通過して、前述した排出口から処理槽３０の外部に円滑に排出される。
【００４５】
前述の如く、実施の形態のスクレーパ３６は、磁気ディスク３４から掻き取った磁性フロックを回転軸３２の貫通孔３８Ａ、３２Ａに導くように湾曲形状に構成されている。また、スクレーパ３６は、その基端部３６Ａが回転軸３２に接触され、且つ、回転軸３２の円周方向接線Ｄから磁気ディスク３４の外周に向って湾曲した形状であって、回転軸３２の同心円３３Ａ、３３Ｂとの交差角度θ１、θ２が次第に小さくなる形状であり、磁気ディスク３４の最外周部３３Ｃとスクレーパ３６の先端部３６Ｂとのなす角度θ３が３０〜４５度に設定されている。これにより、全水没方式の磁気分離装置２０において、磁性フロックを効率よく磁気ディスク３４から効率よく分離できるとともに、効率よく排出することができる。
【００４６】
また、実施の形態の磁気分離装置２０によれば、磁気ディスク３４を回転軸３２に複数枚並設し、隣接する磁気ディスク３４、３４の間にスクレーパ３６を配置したので、コンパクトな処理能力の高い装置を構成できる。
【００４７】
なお、図２に示すように、磁気フロックの排出口となる回転軸３２の他端を、図示しないロータリージョイントを介して吸引ポンプ４４に連結し、吸引ポンプ４４の回転数を制御部４６によって制御すれば、含水率の低い磁気フロックを排出できる。
【００４８】
また、回転軸３２の他端を、図示しないロータリージョイント、及び開度が調節可能なバルブ４８を介して吸引ポンプ５０に連結し、バルブ４８の開度を調節しても、含水率の低い磁気フロックを排出できる。バルブ４８の開度は、手動で調節してもよく、制御部を用いて自動で調節してもよい。
【００４９】
一方、図５は、磁気分離装置２０による処理水の処理時間と濁度との関係を示したグラフであり、縦軸は濁度計５２によって計測される処理水の濁度を示し、横軸は処理時間を示している。また、図５のグラフにおいて破線で示した濁度は、処理水の濁度の目標値（２．０）を示している。
【００５０】
図２に示した処理水排水口３０Ｃから排水された処理水の濁度を指標とし、濁度計５２によって計測された濁度が、前記目標値を超えた場合には、制御部４６が吸引ポンプ４４の回転数を上げるように制御し、磁性フロックの排出量を増加させる。そして、目標値に達すると制御部４６が吸引ポンプ４４の回転数を下げるように制御し、磁性フロックの排出量を減少させる。このように、濁度計５２によって計測される処理水の濁度と、制御部４６に記憶されている前記目標値とに基づいて、制御部４６が吸引ポンプ４４の回転数を制御することにより、含水率の低い磁性フロックを排出できる。
【符号の説明】
【００５１】
１０…原水浄化システム、１２…原水ポンプ、１３…管路、１４…凝集装置、１４Ａ…急速攪拌槽、１４Ｂ…緩速攪拌槽、１５…管路、１６…磁性粉添加装置、１８…凝集剤添加装置、２０…磁気分離装置、２４…フィルター分離装置、２５…脱水装置、２６…ポンプ、３０…処理槽、３０Ａ…本体部、３０Ｂ…原水流入口、３０Ｃ…処理水排水口、３２…配設された回転軸、３２…貫通孔、３４…磁気ディスク、３５…磁石、３６…スクレーパ、３８…カラー、３８Ａ…貫通孔、４０…モータ、４２…バー、４４…吸引ポンプ、４６…制御部、４８…バルブ、５０…吸引ポンプ、５２…濁度計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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