Флокуляционный магнитный сепаратор

Изобретение относится к флокуляционному магнитному сепаратору для флокуляции планктона и бактерий, содержащихся в балластной воде, и к сепарации хлопьев, собираемых таким образом, с помощью магнитной силы. Флокуляционный магнитный сепаратор содержит первый резервуар с мешалкой, соединенный с трубой для подачи забортной воды, которая подает забортную воду, и быстро перемешивающий забортную воду с добавленным флокулянтом и магнитным порошком, который подают из устройства подачи магнитного порошка, для образования тем самым магнитных микрохлопьев, содержащих магнитный порошок, второй резервуар с мешалкой для более медленного перемешивания обрабатываемой воды, в которую добавляют полимерный флокулянт, чем в первом резервуаре с мешалкой, для увеличения тем самым размеров магнитных микрохлопьев, для обрабатываемой воды, содержащей магнитные микрохлопья и выводимой из первого резервуара с мешалкой, устройство магнитной сепарации для сбора увеличенных магнитных хлопьев, под действием магнитной силы, из обрабатываемой воды, которая выводится из второго резервуара с мешалкой и содержит увеличенные магнитные хлопья, и устройство возврата и добавления, предназначенное для возврата собираемых хлопьев, которые были собраны из устройства магнитной сепарации посредством соскребания с помощью скребка, в трубу для подачи забортной воды в положении перед первым резервуаром с мешалкой и перед положением, где добавляют флокулянт, тем самым добавляя собираемые хлопья в забортную воду. Технический результат - повышение эффективности флокуляции планктона и бактерий, содержащихся в балластной воде, уменьшение количества используемого магнитного порошка и собираемых хлопьев без использования химических веществ. 4 з.п. ф-лы, 7 ил., 2 табл.

 

Предпосылки создания изобретения

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к флокуляционному магнитному сепаратору для флокуляции планктона и бактерий, содержащихся в балластной воде, и к сепарации хлопьев, собираемых таким образом, с помощью магнитной силы.

Описание предыдущего уровня техники

В соответствии с International Convention for Control and Management of Ship's Ballast Water, принятой International Maritime Organization (IMO) в 2004 году, судна должны быть снабжены системой удаления или стерилизации планктона и бактерий, содержащихся в балластной воде. Это конвенция была принята с целью предотвращения перемещения микроорганизмов с помощью балластной воды (или морской воды), разрушения экосистемы посредством распространения микроорганизмов и опасности для здоровья, вызываемой микроорганизмами.

В настоящее время технологии обработки балластной воды активно разрабатываются посредством объединения разнообразных технологий обработки воды, включая химерическую обработку с использованием гипохлорита натрия или подобного, озонирования, ультрафиолетового облучения, термической обработки и магнитной сепарации или подобного.

Здесь, флокуляционный магнитный сепаратор, описанный в патентном документе 1, работает посредством стадий: добавления магнитного порошка и флокулянта в балластную воду (или забортную воду); перемешивания полученной смеси с образованием магнитных хлопьев, содержащих микроорганизмы и бактерии, перемешанные в балластной воде; сепарации магнитных хлопьев от балластной воды с помощью устройства магнитной сепарации и сбора относительно больших твердых материалов, не способных к флокуляции самих по себе (например, маленьких рыбок, каждая размером несколько миллиметров, и морских водорослей) с помощью фильтра барабанного типа.

Когда работает флокуляционный магнитный сепаратор, используемый флокулянт представляет собой очень безопасный агент, который также используют для обработки водопроводной воды. Кроме того, такая обработка воды с использованием флокулянта является менее рискованной, чем обработка с использованием химикалия, такого как хлор. Другими словами, флокуляционная обработка имеет меньшую склонность к вторичному загрязнению окружающей среды химикалиями, остающимися в балластной воде во время выпуска, и родственными побочными продуктами.

Кроме того, флокуляционный магнитный сепаратор флокулирует не только микроорганизмы и бактерии, но также и песок и ил, находящиеся в балластной воде, тем самым одновременно отделяя и удаляя все материалы. Это позволяет флокуляционному магнитному сепаратору иметь вторичное воздействие предотвращения накопления песка и ила в нижней части балластного резервуара.

Однако имеются изложенные далее проблемы, возникающие в флокуляционном магнитном сепараторе, описанном в патентном документе 1. Одна из проблем заключается в том, что используемые количества дорогостоящего магнитного порошка должны быть уменьшены, при сохранении рабочих характеристик очистки балластной воды. Другая проблема заключается в том, что общее количество собираемых хлопьев должно быть уменьшено.

А именно по отношению к флокуляционному магнитному сепаратору, магнитный порошок, добавленный таким образом, должен содержаться однородно во всех хлопьях настолько, насколько это возможно, когда образуются магнитные хлопья. При этом должен использоваться магнитный порошок, состоящий из частиц, каждая из которых имеет чрезвычайно малый размер частиц в несколько микрон, а также одинаковый размер частиц.

Однако необходимо отметить, что такой магнитный порошок является очень дорогостоящим, что приводит к увеличению затрат на работу флокуляционного магнитного сепаратора. По этой причине необходимо уменьшить используемые количества магнитного порошка настолько, насколько это возможно. Кроме того, предполагая, что флокуляционный магнитный сепаратор установлен на судне, уменьшение количеств магнитного порошка делает возможным уменьшение размеров резервуара для хранения для магнитного порошка.

Это обеспечивает большое преимущество при установке флокуляционного магнитного сепаратора внутри судна, имеющего ограниченное пространство для размещения различных устройств. Одновременно с этим, это преимущество позволяет понизить частоту операций подачи магнитного порошка внутрь судна, что приводит к уменьшению нагрузки на моряков.

Тем временем, собираемые хлопья, выгруженные из магнитного сепаратора, должны храниться в резервуаре и обрабатываться как промышленные отходы. Таким образом, имеется насущная потребность в том, чтобы собираемые хлопья должны были рециклироваться настолько, насколько это возможно, для уменьшения их общего количества, с тем, чтобы уменьшить размер резервуара для их хранения, получить экономию пространства и уменьшить стоимость обработки промышленных отходов.

С точки зрения того, что рассмотрено выше, необходимо отметить, что патентный документ 2 описывает очистное устройство магнитной сепарации, имеющее следующую особенность. То есть очистное устройство магнитной сепарации работает посредством осуществления стадий: добавления хлористоводородной кислоты к собираемым хлопьям при перемешивании смеси; разложения полимерного флокулянта, который при этом должен разделяться на разложившийся флокулянт, который содержит масло и обработанную воду, и компонент магнитного порошка; и возвращения разложившегося флокулянта и магнитного порошка в забортную воду для рециклирования этих материалов.

Документы предшествующего уровня техники

Патентные документы

Патентный документ 1: JP H09-117618

Патентный документ 2: JP 2006-718

Раскрытие изобретения

Проблемы, решаемые с помощью изобретения

В патентном документе 2 хлористоводородную кислоту используют для рециклирования магнитного порошка. Здесь необходимо отметить, что использование хлористоводородной кислоты на судне требует подачи документов для проверки IMO; документы демонстрируют безопасность установки системы обработки, использующей хлористоводородную кислоту, то есть сильную кислоту. Кроме того, необходимо подавать дополнительные документы для проверки IMO; документы демонстрируют надежность способа нейтрализации обработанных материалов.

Соответственно, такие чрезвычайно сложные процедуры необходимы для использования такой системы обработки, в которой используют хлористоводородную кислоту.

Из-за обстоятельств, как описано выше, требуется разработка флокуляционного магнитного сепаратора, который может уменьшить количества собираемых хлопьев, а также используемые количества магнитного порошка; флокуляционный магнитный сепаратор должен быть способен физически удалять микроорганизмы и бактерии, содержащиеся в балластной воде, как описано в патентном документе 1.

Здесь, проблема связанная со способом уменьшения используемых количеств магнитного порошка и количеств собираемых хлопьев без использования химикалия, такого как хлористоводородная кислота, для обработки забортной воды, не ограничивается только случаем обработки балластной воды. Такая же проблема возникает в случае забортной воды, которую обрабатывают на берегу.

Настоящее изобретение разработано в свете проблем, описанных выше. По этой причине, целью настоящего изобретения является создание флокуляционного магнитного сепаратора, способного уменьшить используемые количества магнитного порошка без использования химикалия, такого как хлористоводородная кислота, а также количеств собираемых хлопьев, для обработки забортной воды.

Средства решения проблем

Соответственно, настоящее изобретение осуществлено для достижения упомянутой выше цели. То есть предлагается флокуляционный магнитный сепаратор, содержащий: первый резервуар с мешалкой для формирования магнитных микрохлопьев, содержащих магнитный порошок; и второй резервуар с мешалкой для увеличения размеров магнитных микрохлопьев посредством перемешивания воды, которая должна обрабатываться, к которой добавляют полимерный флокулянт.

Здесь, первый резервуар с мешалкой соединен с трубой для подачи забортной воды и магнитные микрохлопья формируются посредством быстрого перемешивания забортной воды, к которой добавляют магнитный порошок и флокулянт. Такой магнитный порошок подается из устройства для подачи магнитного порошка. Кроме того, забортная вода, которая должна обрабатываться во втором резервуаре с мешалкой, содержит магнитные микрохлопья, выгруженные из первого резервуара с мешалкой. Второй резервуар перемешивается при более низкой скорости вращения, чем первый резервуар.

Кроме того, флокуляционный магнитный сепаратор содержит: устройство магнитной сепарации для сбора хлопьев увеличенных размеров с помощью магнитной силы и устройство возврата и добавления для возвращения хлопьев, собираемых таким образом с помощью устройства магнитной сепарации, в трубу для подачи забортной воды, расположенную в положении перед первым резервуаром с мешалкой и перед положением, где в забортную воду добавляют флокулянт. Затем устройство возврата и добавления добавляет собираемые хлопья в забортную воду.

Здесь, флокуляционный магнитный сепаратор по настоящему изобретению включает устройство возврата и добавления для возвращения хлопьев, выгруженных из устройства магнитной сепарации, в трубу для подачи забортной воды в положении перед первым резервуаром с мешалкой и перед положением, где добавляют флокулянт. Собираемые хлопья, выгруженные из устройства магнитной сепарации, однократно хранятся в приемном резервуаре для собираемых хлопьев. Затем собираемые хлопья возвращаются в трубу для подачи забортной воды с помощью устройства возврата и добавления.

Соответственно, магнитный порошок, содержащийся в собираемых хлопьях, рециклируется по настоящему изобретению. Этот способ рециклирования делает возможным уменьшение используемых количеств магнитного порошка без использования химикалия, такого как хлористоводородная кислота, или подобного, и, кроме того, должны уменьшаться количества собираемых хлопьев. Кроме того, этот способ рециклирования позволяет сделать ненужными сложную сепарацию и обработку магнитного порошка для отделения. Необходимо отметить, что собираемые хлопья, которые не возвращаются, получают возможность для перетекания из приемного резервуара для собираемых хлопьев в качестве избытка собираемых хлопьев, с тем, чтобы они хранились отдельно в резервуаре хранилища для собираемых хлопьев.

Флокуляционный магнитный сепаратор по настоящему изобретению предпочтительно содержит устройство детектирования концентрации, для детектирования концентрации суспендированных твердых продуктов в забортной воде перед положениями, где добавляют магнитный порошок, флокулянт и собираемые хлопья.

Кроме того, флокуляционный магнитный сепаратор предпочтительно содержит контрольное устройство для контроля возвращаемых количеств хлопьев, собираемых посредством устройства возврата и добавления, вместе с количествами магнитного порошка, добавляемыми посредством устройства подачи магнитного порошка.

Здесь, контрольное устройство осуществляет описанную выше операцию на основе как концентрации суспендированных твердых продуктов, детектируемой устройством детектирования концентрации, так и максимальной концентрации суспендированных твердых продуктов в забортной воде, задаваемой заранее.

Контрольное устройство по настоящему изобретению контролирует количества собираемых хлопьев, возвращаемых посредством устройства возврата и добавления, и количества магнитного порошка, добавляемые посредством устройства подачи магнитного порошка.

Здесь, контрольный узел осуществляет операцию на основе как концентрации суспендированных твердых продуктов, детектируемой устройством для детектирования концентрации, так и максимальной концентрации суспендированных твердых продуктов в забортной воде, задаваемой заранее (или расчетного значения для флокуляционного магнитного сепаратора).

В соответствии с настоящим изобретением, детектируется концентрация суспендированных твердых продуктов в забортной воде, а затем подтверждается, что детектируемая концентрация ниже, чем максимальная концентрация суспендированных твердых продуктов в забортной воде. Это процедура позволяет исключить сложную обработку для сепарации и извлечения, и по этой причине собираемые хлопья рециклируются с помощью простой и недорогой структуры системы. Кроме того, способ рециклирования магнитного порошка, содержащегося в собираемых хлопьях, делает возможным уменьшение используемых количеств совершенно нового магнитного порошка. При этом также становится возможным дополнительное уменьшение генерируемых количеств собираемых хлопьев, полученных из совершенно нового магнитного порошка.

Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением, если концентрация суспендированных твердых продуктов, детектируемая посредством устройства детектирования концентрации, определяется как равная максимальной концентрации суспендированных твердых продуктов в забортной воде, контрольное устройство предпочтительно останавливает процесс возвращения собираемых хлопьев, осуществляемый устройством возврата и добавления. Одновременно, контрольное устройство предпочтительно контролирует количества магнитного порошка, добавляемые посредством устройства подачи магнитного порошка, увеличивая при этом количества собираемых хлопьев, возвращаемые посредством устройства возврата и добавления, когда концентрация суспендированных твердых продуктов становится ниже, чем максимальная концентрация суспендированных твердых продуктов в забортной воде. Кроме того, контрольное устройство предпочтительно контролирует количества магнитного порошка, добавляемые посредством устройства подачи магнитного порошка, так что добавляемые его количества должны уменьшиться.

Соответственно, упомянутая выше процедура по настоящему изобретению делает возможным более стабильными рабочие характеристики обработки для флокуляционного магнитного сепаратора, независимо от концентрации суспендированных твердых продуктов в забортной воде.

В то же время, в соответствии с настоящим изобретением, если концентрация суспендированных твердых продуктов в забортной воде становится выше, чем максимальная концентрация суспендированных твердых продуктов в забортной воде, собираемые хлопья не могут возвращаться в трубу для подачи забортной воды. Однако чтобы возвращать собираемые хлопья с тем, чтобы рециклировать магнитный порошок, содержащийся в собираемых хлопьях даже в упомянутом выше случае, способ возвращения должен извлекать из собираемых хлопьев только компонент магнитного порошка и удалять другие суспендированные твердые компоненты.

С точки зрения того, что описано выше, в настоящем изобретении, устройство для извлечения магнитного порошка снабжено трубопроводом возврата, расположенным между устройством возврата и добавления и трубой подачи забортной воды. Устройство извлечения магнитного порошка содержит: измельчительное устройство измельчения собираемых хлопьев под действием сдвигового усилия; устройство извлечения, для селективного извлечения только лишь магнитного порошка из собираемых хлопьев, измельченных таким образом с помощью магнитной силы, и устройство возврата для возврата извлекаемого магнитного порошка в трубу для подачи забортной воды.

Устройство для извлечения магнитного порошка по настоящему изобретению осуществляет стадии: извлечения компонента магнитного порошка из собираемых хлопьев и удаления других суспендированных твердых компонентов, посредством стадий в двух ступенях, как рассмотрено ниже.

На стадиях первой ступени собираемые хлопья измельчают посредством приложения к ним физического усилия. Необходимо отметить, что собираемые хлопья формируются посредством прочной флокуляции магнитного порошка и других суспендированных твердых компонентов с помощью неорганического флокулянта и полимерного флокулянта. По этой причине, стадию измельчения продукта прочной флокуляции осуществляют с помощью ультразвукового измельчителя, линейного измельчителя или шаровой мельницы для измельчения продукта прочной флокуляции.

То есть собираемые хлопья измельчают с помощью только лишь физического усилия без использования химикалия, такого как хлористоводородная кислота. Это дает возможность для уменьшения риска, возникающего на этой стадии, связанного с утечкой химикалия, обеспечивая на этой стадии характеристику высокой безопасности. В результате, когда узел извлечения магнитного порошка устанавливают на судне, эта характеристика безопасности упрощает процедуру одобрения установки со стороны IMO, она осуществляется проще.

Затем, на стадиях второй ступени, измельченные хлопья, состоящие из магнитного порошка, извлекают из исходных собираемых хлопьев с помощью устройства извлечения с использованием магнитной силы. Таким образом, другие суспендированные твердые компоненты удаляются из извлеченных хлопьев. Затем извлекаемые собираемые хлопья возвращаются в трубу для подачи забортной воды с помощью устройства возврата.

Необходимо отметить, что суспендированные твердые компоненты иные, чем магнитный порошок, удаляются из собираемых хлопьев, которые должны возвращаться. При этом собираемые хлопья, состоящие из магнитного порошка, которые должны возвращаться, являются очень чистыми. Соответственно, собираемые хлопья могут возвращаться в трубу для подачи забортной воды, даже если концентрация суспендированных твердых продуктов в забортной воде является высокой.

В настоящем изобретении предпочтительным является размещение устройства стерилизации для стерилизации планктона и бактерий, содержащихся в собираемых хлопьях, в проходе для возврата собираемых хлопьев. Здесь, процесс возвращения осуществляют с помощью устройства возврата и добавления.

Когда флокуляционный магнитный сепаратор по настоящему изобретению применяют в системе обработки балластной воды, установленной на судне, планктон и бактерии, содержащиеся в собираемых хлопьях, стерилизуют с помощью устройства для стерилизации. Затем собираемые хлопья, стерилизованные таким образом, возвращают в трубу для подачи забортной воды. Эта процедура может уменьшить другую нагрузку, нагружаемую на забортную воду собираемыми хлопьями.

Эффект изобретения

Флокуляционный магнитный сепаратор по настоящему изобретению делает возможным уменьшение используемых количеств магнитного порошка без использования химикалия, такого как хлористоводородная кислота, и, кроме того, уменьшаются количества собираемых хлопьев.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет собой схему, показывающую в целом конструкцию флокуляционного магнитного сепаратора в одном из вариантов осуществления.

Фиг.2 представляет собой блок-схему, показывающую основную часть флокуляционного магнитного сепаратора, не содержащего узла извлечения магнитного порошка. Необходимо отметить, что фиг.1 показывает сепаратор, снабженный узлом извлечения магнитного порошка.

Фиг.3 представляет собой блок-схему флокуляционного магнитного сепаратора на фиг.1.

Фиг.4 представляет собой график, показывающий доли возврата собираемых хлопьев во флокуляционном магнитном сепараторе на фиг.2.

Фиг.5 представляет собой график, показывающий доли возврата собираемых хлопьев во флокуляционном магнитном сепараторе на фиг.3.

Фиг.6 представляет собой график, показывающий соотношение между концентрацией добавляемого магнитного порошка и долей удаления хлопьев.

Фиг.7 представляет собой график, показывающий соотношение между концентрацией SS (суспендированных твердых продуктов) в забортной воде и долей возврата хлопьев.

Варианты осуществления настоящего изобретения

Далее предпочтительные варианты выполнения флокуляционного магнитного сепаратора по настоящему изобретению будут объясняться подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Фиг.1 представляет собой схему, показывающую в целом конструкцию флокуляционного магнитного сепаратора 10 в одном из вариантов выполнения. Флокуляционный магнитный сепаратор 10 содержит: трубу 12 для подачи забортной воды; узел 14 флокуляции; узел 16 магнитной сепарации (или устройство магнитной сепарации); узел 18 возврата и добавления (или устройство возврата и добавления); узел 20 извлечения магнитного порошка (или устройство для извлечения магнитного порошка); узел термической стерилизации 22 (или устройство для стерилизации) и узел 24 контроля (или контрольное устройство).

Необходимо отметить, что флокуляционный магнитный сепаратор 10 в настоящем варианте осуществления применяется в системе обработки балластной воды, установленной на судне. При этом сепаратор 10 снабжен узлом 22 термической стерилизации. Однако когда такой флокуляционный магнитный сепаратор располагается на берегу, узел 22 термической стерилизации не является важным компонентом сепаратора 10.

Кроме того, если хлопья, собранные с помощью узла 16 магнитной сепарации, непосредственно возвращаются в трубу 12 для подачи забортной воды через узел 18 возврата и добавления, узел 20 извлечения магнитного порошка также не является важным компонентом сепаратора 10.

Узел 14 флокуляции содержит резервуар 26 с высокоскоростным перемешиванием (или первый резервуар с мешалкой) и резервуар 28 с низкоскоростным перемешиванием (или второй резервуар с мешалкой). Узел 14 флокуляции производит магнитные микрохлопья из воды, которая должна обрабатываться (или морской воды), которая подается через трубу 12 для подачи забортной воды. Для этой операции труба 12 для подачи забортной воды снабжена узлом 30 подачи магнитного порошка (или устройством для подачи магнитного порошка) и узлом 32 добавления флокулянта. Кроме того, узел 36 добавления полимерного флокулянта располагается на трубопроводе 34, через который вода, которая должна обрабатываться, подается из резервуара 26 с высокоскоростным перемешиванием в резервуар 28 с низкоскоростным перемешиванием.

Узел 30 подачи магнитного порошка имеет насос 38 для инжектирования магнитного порошка. Скорость вращения насоса 38 для инжектирования магнитного порошка контролируется с помощью узла 24 контроля. Этот механизм контролирует добавляемые количества совершенно нового магнитного порошка, добавляемые в трубу 12 для подачи забортной воды.

Кроме того, измеритель 40 концентрации SS (суспендированных твердых продуктов: ниже упоминаются как SS) (или турбиметр), который детектирует концентрацию суспендированных твердых продуктов, присоединяется в положении перед трубой 12 для подачи забортной воды. Данные о концентрации SS, детектируемые с помощью измерителя 40 концентрации SS, подаются в узел 24 контроля. Затем, на основании данных о концентрации SS, узел 24 контроля контролирует скорость вращения насоса 38 для инжектирования магнитного порошка, а также скорость вращения насоса 42 для возврата собираемых хлопьев, который является компонентом узла 18 возврата и добавления.

На основе упомянутого выше механизма совершенно новый магнитный порошок и собираемые хлопья добавляют к забортной воде, которая протекает через трубу 12 для подачи забортной воды. Здесь необходимо отметить, что положение присоединения измерителя 40 концентрации SS не ограничивается трубой 12 для подачи забортной воды. В этом отношении, любое положение присоединения может быть предпочтительным при условии, что положение присоединения находится в области перед той областью, в которой добавляют магнитный порошок, флокулянт и собираемые хлопья. Например, измеритель 40 концентрации SS может присоединяться к резервуару временного хранения забортной воды.

Здесь, в качестве магнитного порошка, предпочтительно может использоваться порошок феррита железа (II). В качестве флокулянта предпочтительно может использоваться водорастворимый неорганический флокулянт, такой как полиалюминий хлорид, хлорид железа (III) и сульфат железа (III). Кроме того, в качестве полимерного флокулянта может предпочтительно использоваться анионный флокулянт и неионный флокулянт.

Резервуар 26 с высокоскоростным перемешиванием имеет лопастную мешалку (не показана на фиг.1), которая быстро вращается для того, чтобы перемешивать смесь забортной воды, магнитного порошка, флокулянта и собираемых хлопьев, которые добавляются в забортную воду. Забортная вода, в которую добавляют магнитный порошок, флокулянт и собираемые хлопья, быстро перемешивается с помощью лопастной мешалки. Эта операция дает возможность формирования чрезвычайно малых магнитных микрохлопьев, которые имеют размер несколько десятков мкм, в резервуаре 26 с высокоскоростным перемешиванием. Когда образуются магнитные микрохлопья, микроорганизмы и бактерии в забортной воде адсорбируются на магнитном порошке, который работает как ядро адсорбции, поскольку микроорганизмы и бактерии являются электрически заряженными, при этом они собираются в магнитных микрохлопьях.

Резервуар 28 с низкоскоростным перемешиванием конструируется в виде многоступенчатого резервуара с мешалками, состоящего из ряда из множества резервуаров. Резервуар с мешалкой на каждой ступени снабжен лопастной мешалкой (не показанной на фиг.1). Относительно резервуара 28 с мешалкой, сконструированного в многоступенчатой форме, скорость перемешивания каждого резервуара устанавливают так, что скорость перемешивания ступенчато уменьшается от предыдущего резервуара с мешалкой до следующего резервуара с мешалкой. При этом вода, которая должна обрабатываться, вместе с содержанием магнитных микрохлопьев и полимерного флокулянта, которые добавляют в воду, которая должна обрабатываться, все они подаются в резервуар 28 с низкоскоростным перемешиванием из резервуара 26 с высокоскоростным перемешиванием. В результате скорость перемешивания ступенчато понижается при переходе от предыдущего резервуара с мешалкой к следующему резервуару.

Этот механизм облегчает рост магнитных микрохлопьев, при этом они становятся хлопьями увеличенных размеров. Кроме того, поскольку скорость перемешивания в каждом резервуаре понижается ступенчато, имеется только небольшой шанс того, что хлопья увеличенных размеров разрушатся соответствующими лопастными мешалками.

Узел 16 магнитной сепарации собирает хлопья увеличенных размеров из воды, которая должна обрабатываться, при этом он содержит: резервуар 44 магнитной сепарации, магнитный фильтр 46, скребок (не показан на фиг.1) и конвейерную систему 48. Вода, которая должна обрабатываться, содержащая хлопья увеличенных размеров, подается из резервуара 28 с низкоскоростным перемешиванием в резервуар 44 магнитной сепарации. Магнитный фильтр 46 имеет, например, форму вращающегося барабана, и по меньшей мере часть фильтра 46 погружена в воду, которая должна обрабатываться, в резервуаре 44 магнитной сепарации. При этом фильтр 46 магнитной сепарации собирает хлопья увеличенных размеров, которые дрейфуют в резервуаре 44 магнитной сепарации, заполненном водой, которая должна обрабатываться.

Затем хлопья увеличенных размеров, собираемые таким образом (или собираемые хлопья), поднимаются вверх из резервуара 44 магнитной сепарации, в связи с вращательным движением магнитного фильтра 46. Поднятые хлопья увеличенных размеров соскребываются с магнитного фильтра 46 с помощью скребка. После этого собираемые хлопья, соскребаемые таким образом, переносятся в приемный резервуар 50 для собираемых хлопьев с помощью конвейерной системы 48, такой как шнековый конвейер. Собираемые хлопья, переносимые таким образом, временно хранятся в резервуаре 50.

Собираемые хлопья, хранимые в приемном резервуаре 50 для собираемых хлопьев, направляются в узел 22 термической стерилизации с помощью насоса 42 для возврата собираемых хлопьев. Узел 22 термической стерилизации стерилизует микроорганизмы и бактерии, содержащиеся внутри собираемых хлопьев, посредством термической обработки собираемых хлопьев.

Необходимо отметить, что собираемые хлопья находятся в форме суспензии. По этой причине предпочтительно использовать насос с положительным смещением, такой как трубчатый насос, или насос типа одноосного шнека, в качестве насоса 42 для возврата собираемых хлопьев. Температура нагрева для стерилизации бактерий или подобного устанавливается в пределах от 75 до 80°C, и время нагрева устанавливается примерно три минуты.

В то же время, узел 20 извлечения магнитного порошка содержит: узлы измельчения 52 и 54 (или устройства для измельчения) для измельчения собираемых хлопьев под действием сдвиговых усилий; узел 56 извлечения (или устройство для извлечения) для селективного извлечения компонента магнитного порошка из измельченных собираемых хлопьев под действием магнитной силы и насос 58 (или устройство возврата) для возврата извлеченного компонента магнитного порошка в трубу 12 для подачи забортной воды.

Как рассмотрено выше, флокуляционный магнитный сепаратор 10, показанный на фиг.1, представляет собой один из вариантов выполнения, в котором узел 22 термической стерилизации располагается в положении перед проходом для возврата собираемых хлопьев, который направляется в узел 18 возврата и добавления. Кроме того, в одном из вариантов осуществления, узел 20 извлечения магнитного порошка располагается в положении после прохода для возврата.

Узел 52 измельчения представляет собой линейный измельчитель, который генерирует сильное сдвиговое усилие посредством быстрого вращения лопастной мешалки 60, имеющей специальную форму. В противоположность этому, другой узел 54 измельчения представляет собой ультразвуковой измельчитель (частота = примерно 20 кГц), который генерирует сдвиговое усилие с помощью жидкости 64 посредством погружения вибратора 62 в форме стержня, вибрирующего с частотой ультразвуковой волны, в жидкости 64.

Необходимо отметить, что в настоящем варианте выполнения располагаются два узла 52 и 54 измельчения, хотя может устанавливаться один из этих узлов. Альтернативно, в качестве узла измельчения (или устройства измельчения) может использоваться шаровая мельница 65.

Затем собираемые хлопья, измельченные с помощью узлов 52 и 54 измельчения, подаются в узел 56 извлечения. Узел 56 извлечения извлекает компонент магнитного порошка из измельченных собираемых хлопьев с помощью магнитной силы. В таком узле 56 извлечения, в котором применяют систему с использованием магнитного диска или магнитного барабана, в диск и барабан погружаются постоянные магниты.

Эта конструкция делает возможным извлечение компонента магнитного порошка из собираемых хлопьев, и вещества SS, иные, чем компонент магнитного порошка, должны выпускаться.

Здесь выпускаемое содержание веществ SS, иных, чем компонент магнитного порошка, составляет примерно 0,2% от производительности флокуляционного магнитного сепаратора 10. Соответственно, узел 56 извлечения в настоящем варианте выполнения может быть меньше, чем узел 16 магнитной сепарации, который является главным компонентом.

Собираемые хлопья, в которых заканчивается обработка для извлечения, предназначенная для извлечения компонента магнитного порошка, хранят в резервуаре хранилище для собираемых хлопьев (не показан на фиг.1) как отделенные и собираемые хлопья. Этот способ сходен со способом, осуществляемым для избытка собираемых хлопьев, которые генерируются в приемном резервуаре 50 для собираемых хлопьев. Необходимо отметить, что компонент магнитного порошка, извлеченный с помощью магнитной силы, имеет низкое содержание воды, что приводит к низкой текучести. Причем компонент магнитного порошка подается в резервуар 68 хранения чистой воды 66, при этом он в ней разбавляется. После этого компонент магнитного порошка, разбавленный таким образом чистой водой 66, возвращается в трубу 12 для подачи забортной воды с помощью насоса 58. Этот способ делает возможным добавление магнитного порошка высокой чистоты в воду, которая должна обрабатываться и которая протекает через трубу 12 для подачи забортной воды.

Здесь, в трубе 12 для подачи забортной воды, положение возврата собираемых хлопьев и положение добавления магнитного порошка находятся в положении после измерителя 40 концентрации SS и в положении перед резервуаром 26 с высокоскоростным перемешиванием, и в области перед положением, где добавляют флокулянт. Необходимо отметить, что скорость вращения насоса 58 контролируется с помощью узла 24 контроля на основе данных о концентрации SS, измеренной с помощью измерителя 40 концентрации SS.

Далее будут подробно описываться воздействия флокуляционного магнитного сепаратора 10, сконструированного так, как рассмотрено выше.

Фиг.2 представляет собой блок-схему, показывающую основную часть флокуляционного магнитного сепаратора 10. Эта основная часть флокуляционного магнитного сепаратора 10 представляет собой сепаратор, сконструированный посредством удаления узла 20 извлечения магнитного порошка из флокуляционного магнитного сепаратора 10, показанного на фиг.1.

То есть флокуляционный магнитный сепаратор 10 на фиг.2 представляет собой вариант выполнения, в котором в проходе для возврата собираемых хлопьев находится только узел 22 термической стерилизации. Здесь процесс возврата осуществляют с помощью узла 18 возврата и добавления.

В флокуляционном магнитном сепараторе 10 на фиг.2 располагается узел 18 возврата и добавления, который возвращает и добавляет собираемые хлопья, выведенные из узла 16 магнитной сепарации в область перед положением, где добавляют флокулянт, в трубе 12 для подачи забортной воды. Собираемые хлопья, выведенные из узла 16 магнитной сепарации, временно хранятся в приемном резервуаре 50 для собираемых хлопьев (см. фиг.1). Затем полученные собираемые хлопья возвращают в трубу 12 для подачи забортной воды с помощью насоса 42 для возврата собираемых хлопьев, включенного в узел 18 возврата и добавления.

В противоположность этому, невозвращенные собираемые хлопья хранятся отдельно в резервуаре для хранения собираемых хлопьев (не показан на фиг.2) посредством перетекания хлопьев из приемного резервуара 50 для собираемых хлопьев в качестве избытка хлопьев.

Как рассмотрено выше, процедура возврата собираемых хлопьев в трубу 12 для подачи забортной воды делает возможным рециклирование собираемых хлопьев без использования химикалия, такого как хлористоводородная кислота. В результате компонент магнитного порошка содержится в собираемых хлопьях, делая возможным уменьшение используемых количеств совершенно нового магнитного порошка. Кроме того, это позволяет также уменьшить общие количества собираемых хлопьев, генерируемых таким образом, из-за добавления совершенно нового магнитного порошка.

В то же время, узел 24 контроля контролирует количества собираемых хлопьев, возвращаемые посредством узла 18 возврата и добавления, и количества совершенно нового магнитного порошка, добавляемые с помощью узла 30 подачи магнитного порошка. Здесь эту операцию контроля осуществляют на основе концентрации SS, детектируемой с помощью измерителя 40 концентрации SS и максимальной концентрации SS в забортной воде, где максимальную концентрацию SS в забортной воде нужно устанавливать заранее.

То есть, когда концентрация SS, детектируемая с помощью измерителя 40 концентрации SS, равна максимальной концентрации SS в забортной воде, узел 24 контроля останавливает операцию возврата собираемых хлопьев, осуществляемую с помощью узла 18 возврата и добавления. Одновременно с этим, узел 24 контроля контролирует количества совершенно нового магнитного порошка, добавляемые посредством узла 30 подачи магнитного порошка.

В это время, когда концентрация SS становится ниже, чем максимальная концентрация SS в забортной воде, узел 24 контроля увеличивает количества собираемых хлопьев, возвращаемые посредством узла 18 возврата и добавления. Одновременно с этим, узел 24 контроля уменьшает количества совершенно нового магнитного порошка, добавляемые посредством узла 30 подачи магнитного порошка.

Упомянутая выше процедура делает возможной стабилизацию характеристик обработки флокуляционного магнитного сепаратора 10 на фиг.2, которая не зависит от концентрации SS в забортной воде. Необходимо отметить, что узел со ссылочной позицией 70 представляет фильтр. Фильтр 70 отделяет обработанную воду и промывочную воду от воды, которая должна обрабатываться, которая разделяется с помощью узла 16 магнитной сепарации. Затем промывочную воду возвращают в трубу 12 для подачи забортной воды через трубопровод 72.

Далее более конкретно будет описываться в деталях способ контроля, осуществляемый с помощью узла 24 контроля.

Во-первых, необходимо отметить, что возвращаемые количества собираемых хлопьев контролируются с помощью скорости вращения насоса 40 для возврата собираемых хлопьев, который контролируется с помощью узла 24 контроля. Здесь доля собираемых хлопьев в возвращаемых количествах устанавливается в пределах от 0 до 100% от общих выводимых количеств собираемых хлопьев.

Во-вторых, необходимо отметить, что возвращаемые количества собираемых хлопьев контролируются с помощью узла 24 контроля на основе концентрации SS в забортной воде, детектируемой с помощью измерителя 40 концентрации SS, вместе с максимальной концентрацией SS в забортной воде, задаваемой заранее.

Например, предполагается, что флокуляционный магнитный сепаратор 10 выполняется так, чтобы иметь максимальную SS в забортной воде, равную 50 мг/л. В этом случае, считается, что забортная вода, имеющая концентрацию SS 50 мг/л, протекает в трубе 12 для подачи забортной воды. Если 100% собираемых хлопьев возвращается в забортную воду, это означает, что SS в количествах, соответствующих концентрации SS, равной 50 мг/л, возвращаются в забортную воду. Соответственно, концентрация SS в забортной воде, протекающей в резервуар 26 с высокоскоростным перемешиванием, представляется следующей формулой: 50+50=100 мг/л. При этом концентрация SS в забортной воде, имеющая значение 100 мг/л выше, чем максимальная концентрация SS в забортной воде, соответствует пренебрежимо малой производительности флокуляционного магнитного сепаратора 10.

С другой стороны, когда забортная вода, имеющая концентрацию SS 10 мг/л, протекает в трубу 12 для подачи забортной воды, флокуляционный магнитный сепаратор 10 имеет достаточную возможность обработки для обработки забортной воды в объеме возможности обработки забортной воды с концентрацией SS 40 мг/л, по сравнению с забортной водой с максимальной концентрацией SS, равной 50 мг/л.

В результате нет проблемы возвращения количества собираемых хлопьев, соответствующего остающемуся объему возможности обработки для флокуляционного магнитного сепаратора 10.

При пробном вычислении, когда флокуляционный магнитный сепаратор 10 на фиг.2 используют для обработки забортной воды, соотношение между концентрацией SS в забортной воде (A) (мг/л), возвращаемым количеством собираемых хлопьев (B) (доля возврата (%) количества собираемых хлопьев по отношению к количеству выводимых хлопьев) и добавляемым количеством совершенно нового магнитного порошка (C) (мг/л) показано на графике на фиг.4 и в таблице 1, приведенной ниже.

Здесь график на фиг.4 и таблица 1 показывают возвращаемое количество собираемых хлопьев, когда максимальная расчетная концентрация SS в забортной воде составляет 50 мг/л.

На графике на фиг.4 вертикальная ось представляет долю магнитного порошка, содержащегося в хлопьях в момент времени перед возвратом в узел 16 магнитной сепарации. Горизонтальная ось представляет долю возвращаемых собираемых хлопьев по отношению к выводимому количеству.

Кроме того, значение нижнего предела доли магнитного порошка в хлопьях устанавливают при 31,4%. Здесь долю возвращаемых хлопьев и добавляемого количества совершенно нового магнитного порошка устанавливают так, что доля магнитного порошка становится равной 31,4% или более, для эффективного осуществления магнитной сепарации с помощью узла 16 магнитной сепарации.

Необходимо отметить, что в настоящем варианте выполнения долю возврата хлопьев и добавляемого количества совершенно нового магнитного порошка устанавливают при 31,4%. Более конкретно, как показано в таблице 1, когда концентрация SS в забортной воде составляет 50 мг/л, флокуляционный магнитный сепаратор 10 не возвращает собираемые хлопья, в то время как сепаратор 10 добавляет только совершенно новый магнитный порошок при концентрации 30 мг/л. Концентрацию SS в забортной воде детектируют с помощью измерителя 40 концентрации SS, и флокуляционный магнитный сепаратор 10 контролирует долю возврата собираемых хлопьев и добавляемое количество совершенно нового магнитного порошка, соответствующего детектируемым данным, измеренным таким образом, как показано в таблице 1.

Кроме того, когда флокуляционный магнитный сепаратор 10 применяют для обработки балластной воды, максимальная концентрация SS в забортной воде задается так, чтобы она имела значение 50 мг/л, следуя указаниям IMO. Однако, поскольку реальная концентрация SS в морской воде часто имеет значение меньше чем 10 мг/л, процесс возвращения собираемых хлопьев в трубу 12 для подачи забортной воды, настроенный, как рассмотрено выше, позволяет уменьшить используемое количество совершенно нового магнитного порошка.

Это также дает возможность уменьшения хранимых необходимых количеств совершенно нового магнитного порошка, что дает преимущественные качества для судна, у которого внутреннее пространство для размещения множества устройств является существенно ограниченным. Необходимо отметить, что планктон и бактерии (жизнеспособные организмы) выбирают как мишень для удаления при обработке балластной воды. По этой причине, когда собираемые хлопья возвращают в трубу 12 для подачи забортной воды, в трубопроводе возврата располагают узел 22 термической стерилизации, чтобы возвращать собираемые хлопья после стерилизации планктона и бактерий.

Таблица 1
A	B	C
50	0 (не возвращают)	30
40	16	26
30	31	21
20	47	16
10	62	12

С другой стороны, инжектируемые количества совершенно нового магнитного порошка контролируют с помощью узла 24 контроля посредством установления скорости вращения насоса 38 для инжектирования магнитного порошка. Здесь операцию контроля осуществляют в пределах от 0 до 100%, при этом доля 100% (то есть 30 мг/л), вычисляемая по отношению к инжектируемому количеству совершенно нового магнитного порошка, представляет случай, когда собираемые хлопья не возвращаются в трубу 12 для подачи забортной воды. Инжектируемые количества совершенно нового магнитного порошка определяют по возвращаемым количествам собираемых хлопьев. Например, когда возвращаемое количество собираемых хлопьев по отношению к выводимому количеству составляет 47%, магнитный порошок, который протекает в резервуар 26 с высокоскоростным перемешиванием, должен возвращаться на 47% от него. При этом инжектируемые количества совершенно нового магнитного порошка могут устанавливаться примерно при 53% (или 16 мг/л).

Возвращаемые количества собираемых хлопьев детектируют с помощью измерителя потока 74, который располагается в трубопроводе для возврата собираемых хлопьев. На основании результатов измерения измерителя потока 74 узел 24 контроля регулирует скорость вращения насоса 38, устанавливая тем самым инжектируемые количества совершенно нового магнитного порошка.

Здесь флокуляционный магнитный сепаратор 10 на Фиг.2 не может возвращать собираемые хлопья, если концентрация SS в забортной воде больше, чем максимальная расчетная концентрация SS в забортной воде. По этой причине, даже в этом случае, для возвращения при этом собираемых хлопьев с целью рециклирования компонента магнитного порошка в собираемых хлопьях, в процессе возврата необходимо извлекать только компонент магнитного порошка из собираемых хлопьев и удалять другие компоненты SS.

Далее флокуляционный магнитный сепаратор 10 на фиг.3 показывает расположение узлов. Здесь, узел 20 извлечения магнитного порошка располагается в положении после узла 16 магнитной сепарации, и узел 22 термической стерилизации располагается в положении после узла 20 извлечения магнитного порошка.

То есть флокуляционный магнитный сепаратор 10 на фиг.3 представляет собой вариант выполнения, в котором узел 20 извлечения магнитного порошка располагается в положении перед проходом для возврата магнитных хлопьев; способ возврата осуществляется с помощью узла 18 возврата и добавления, в то время как узел 22 термической стерилизации располагается в положении после прохода для возврата.

Узел 20 извлечения магнитного порошка отдельно осуществляет обработку собираемых хлопьев, которые высвобождаются из узла 16 магнитной сепарации, в течение следующих двух ступенях из ступеней: извлечения компонента магнитного порошка, содержащегося в собираемых хлопьях, и удаления других компонентов SS из собираемых хлопьев.

Первая ступень включает стадии: измельчения собираемых хлопьев посредством приложения физических усилий к собираемым хлопьям. В собираемых хлопьях, компонент магнитного порошка и другие компоненты SS являются прочно агломерированными посредством неорганического флокулянта и полимерного флокулянта. Соответственно, линейный измельчитель 52 и/или ультразвуковой измельчитель 54 используют для измельчения таких прочно агломерированных хлопьев.

Необходимо отметить, что экспериментально определено, что собираемые хлопья, прочно агломерированные таким образом, разлагаются почти до измельчения, посредством обработки для их измельчения в течение от нескольких десятков секунд до нескольких минут, осуществляемого с помощью линейного измельчителя 52 и/или ультразвукового измельчителя 54.

Здесь можно осуществлять способ регулировки значения pH с использованием химикалия, как описано в патентном документе 2, для того, чтобы облегчить разложение собираемых хлопьев. Однако, когда обработку осуществляют на судне, предпочтительно разлагать собираемые хлопья посредством только физического способа, принимая во внимание инструкции IMO или подобное.

Вторая ступень включает стадии: извлечения только компонента магнитного порошка из собираемых хлопьев, измельченных таким образом посредством магнитной силы. В качестве узла 56 извлечения (см. фиг.1) может использоваться узел с использованием магнитного диска или магнитного барабана, в которых погружены постоянные магниты. Затем вторая ступень дополнительно включает стадии: разбавления извлеченного компонента магнитного порошка чистой водой 66 (см. фиг.1) и возврата компонента магнитного порошка в трубу 12 для подачи забортной воды (см. фиг.1) с помощью насоса 58 (см. фиг.1).

В течение двух ступеней этих стадий, чистота компонента магнитного порошка, который должен возвращаться, повышается. Это увеличение чистоты делает возможным возвращение собираемых хлопьев, содержащих в основном компоненте магнитного порошка, даже если концентрация SS в забортной воде повышается.

Здесь осуществляют пробное вычисления, считая, что компоненты SS иные, чем компонент магнитного порошка, отделяют от 30% собираемых хлопьев. Соответственно, в случае флокуляционного магнитного сепаратора 10 на фиг. 3, соотношение между концентрацией SS в забортной воде (A) (мг/л), возвращаемыми количествами собираемых хлопьев (B) (оно представлено долей возврата % собираемых хлопьев по отношению к выводимым количествам собираемых хлопьев) и добавляемыми количествами совершенно нового магнитного порошка (C) (мг/л), представлено с помощью графика на фиг.5 и таблицы 2.

Упомянутые выше результаты демонстрируют, что флокуляционный магнитный сепаратор 10 на фиг.3 может дополнительно увеличить долю возврата собираемых хлопьев, соответствующую концентрацию SS в забортной воде и уменьшить добавляемые количества совершенно нового магнитного порошка по сравнению с флокуляционным магнитным сепаратором 10, не имеющим узла 20 извлечения магнитного порошка на фиг.2.

Таблица 2
A	B	C
50	0 (не возвращают)	30
40	19	25
30	42	18
20	65	11
10	87	4

Кроме того, если 30% компонентов SS иных, чем компонент магнитного порошка, содержащийся в собираемых хлопьях, отделяются и удаляются из собираемых хлопьев с помощью узла 20 извлечения магнитного порошка, это приводит к состоянию, при котором собираемые хлопья изначально содержат концентрацию SS в забортной воде 30 мг/л и, тем самым, эта концентрация SS делает возможным возврат 42% высвобожденных собираемых хлопьев.

Соответственно, предпочтительно располагать узел 20 извлечения магнитного порошка в флокуляционном магнитном сепараторе 10, если концентрация SS в забортной воде часто превышает максимальную расчетную концентрацию SS в забортной воде или если возвращаются дополнительные количества собираемых хлопьев, для того чтобы уменьшить используемые количества совершенно нового магнитного порошка, которые тоже должны уменьшаться.

[Дополнительные примечания]

[Объяснения относительно оптимального значения доли магнитного порошка в магнитных хлопьях]

Здесь необходимо отметить, что мишени для обработки, предназначенной для обработки балластной воды, включают планктон и бактерии. В дополнение к этому, если система обработки балластной воды установлена на судне, необходимо пройти испытания для проверки характеристик системы для обработки или инструкций, как определяется регулирующей инстанцией. В соответствии с инструкциями, система обработки должна иметь рабочие характеристики, достаточные для обработки балластной воды, содержащей суспендированные твердые продукты (SS), такие как песок, в балластной воде при максимальной концентрации 50 мг/л, удовлетворяя при этом критериям выпуска для балластной воды.

В этом отношении, авторы настоящего изобретения принимают способ добавления микрочастиц на основе минерала, называемого каолин, в качестве модели песка или подобного при исследовании для определения условий при флокуляционной магнитной сепарации планктона и бактерий.

Ниже способ испытаний более конкретно будет объясняться, в деталях.

Сначала в морскую воду, содержащую планктон и бактерии, добавляют упомянутый выше каолин при концентрации 50 мг/л. Затем осуществляют исследования флокуляции в морской воде посредством установления параметров (или переменных) с включением долей добавления магнитного порошка, неорганического флокулянта и полимерного флокулянта. После этого оценивают состояние образования магнитных хлопьев с помощью визуального наблюдения. Затем морскую воду, содержащую магнитные хлопья, вводят в канал, в котором упорядоченно расположены постоянные магниты. Морскую воду подвергают контактной обработке и адсорбционной обработке с помощью магнитов в течение заданного времени (или нескольких секунд). Затем измеряют концентрацию магнитных хлопьев в морской воде, выводимой из канала, при этом определяют долю удаляемых магнитных хлопьев.

Результаты оценочного исследования, как рассмотрено выше, ясно показывают, что планктон и бактерии флокулируют в достаточной степени при условиях долей добавления: полиалюминий хлорид, используемый как неорганический флокулянт = 5 мг Al/л и полимерный флокулянт = 1 мг/л.

Кроме того, как показано на фиг.6, доля удаления магнитных хлопьев, вероятно, увеличивается, когда увеличивается доля добавления магнитного порошка. Когда доля добавления магнитного порошка становится равной 30 мг/л или более, доля удаления, вероятно, достигает пика. С точки зрения затрат, желательно уменьшить долю добавления магнитного порошка настолько, насколько это возможно. Поэтому долю добавления магнитного порошка определяют как 30 мг/л.

Если доли добавления магнитного порошка, неорганического флокулянта и полимерного флокулянта устанавливают при таких значениях, как рассмотрено выше, содержание магнитного порошка по отношению к магнитным хлопьям может быть вычислено с помощью следующей формулы.

Содержание магнитного порошка в магнитных хлопьях (%) = (доля добавления магнитного порошка)/(доля добавления каолина + доля добавления магнитного порошка + доля добавления неорганического флокулянта + доля добавления полимерного флокулянта) × 100 ---

(Формула 1)

Здесь каждое значение является таким, как перечислено ниже. Доля добавления магнитного порошка = 30 мг/л; доля добавления каолина = 50 мг/л; доля добавления неорганического флокулянта = 5×(78/27) = 14,4 мг/л; доля добавления полимерного флокулянта = 1 мг/л.

Необходимо отметить, что полиалюминий хлорид, добавляемый в качестве неорганического флокулянта, существует в форме гидроксида алюминия (Al(OH)₃) в магнитных хлопьях. По этой причине, доля добавления полиалюминия хлорида вычисляется по формуле: 5 мг Al/л (доля добавления) × 78 (MW Al(OH)₃)/27 (AW Al).

Если соответствующие значения подставить в формулу 1, формула будет представлена как:

Содержание магнитного порошка в магнитных хлопьях (%) = 30/(50 + 30 + 14,4 + 1) × 100 = 31,4(%)

Авторы настоящего изобретения определяют, что эта вычисленная доля магнитного порошка представляет собой оптимальное значение, которое позволяет обеспечить долю удаления магнитных хлопьев и свести к минимуму затраты на обработку.

Как рассмотрено выше, необходимо отметить, что способ рециклирования магнитного порошка требует организации потока магнитного порошка для обработки с тем, чтобы обеспечить долю удаления магнитных хлопьев и поддержать рабочие характеристики их обработки без понижения содержания магнитного порошка до значения меньшего, чем значение, вычисленное выше.

Кроме того, график на фиг.7 показывает долю возврата собираемых хлопьев по отношению к SS в забортной воде (мг/л). Долю возврата собираемых хлопьев устанавливают на основе этого графика.

Описание ссылочных позиций

10: Флокуляционный магнитный сепаратор

12: Труба для подачи забортной воды

14: Узел флокуляции

16: Узел магнитной сепарации (или устройство магнитной сепарации)

18: Узел возврата и добавления (или устройство возврата и добавления)

20: Узел извлечения магнитного порошка (или устройство извлечения магнитного порошка)

22: Узел термической стерилизации (или устройство для стерилизации)

24: Узел контроля (или устройство контроля)

26: Резервуар с высокоскоростным перемешиванием (или первый резервуар с мешалкой)

28: Резервуар с низкоскоростным перемешиванием (или второй резервуар с мешалкой)

30: Узел для подачи магнитного порошка (или устройство для подачи магнитного порошка)

32: Узел добавления флокулянта

34: Трубопровод

36: Узел добавления полимерного флокулянта

38: Насос для инжектирования магнитного порошка

40: Измеритель концентрации SS (или устройство для детектирования концентрации)

42: Насос для возврата собираемых хлопьев

44: Резервуар магнитной сепарации

46: Магнитный фильтр

48: Конвейер

50: Приемный резервуар для собираемых хлопьев

52: Узел измельчения (или устройство для измельчения: линейный измельчитель)

54: Узел измельчения (или устройство для измельчения: ультразвуковой измельчитель)

56: Узел извлечения (или устройство для извлечения)

58: Насос (или устройство возврата)

60: Лопастная мешалка

62: Вибратор

64: Жидкость

65: Шаровая мельница (узел измельчения)

66: Чистая вода

68: Резервуар

70: Фильтр

72: Трубопровод

74: Измеритель потока

1. Флоккуляционный магнитный сепаратор, содержащий:
первый резервуар с мешалкой, соединенный с трубой для подачи забортной воды, которая подает забортную воду, и быстро перемешивающий забортную воду с добавленным флоккулянтом и магнитным порошком, который подают из устройства подачи магнитного порошка, для образования тем самым магнитных микрохлопьев, содержащих магнитный порошок;
второй резервуар с мешалкой для более медленного перемешивания обрабатываемой воды, в которую добавляют полимерный флоккулянт, чем в первом резервуаре с мешалкой, для увеличения тем самым размеров магнитных микрохлопьев, для обрабатываемой воды, содержащей магнитные микрохлопья и выводимой из первого резервуара с мешалкой;
устройство магнитной сепарации для сбора увеличенных магнитных хлопьев, под действием магнитной силы, из обрабатываемой воды, которая выводится из второго резервуара с мешалкой и содержит увеличенные магнитные хлопья; и
устройство возврата и добавления, предназначенное для возврата собранных хлопьев, которые были собраны из устройства магнитной сепарации посредством соскребания с помощью скребка, в трубу для подачи забортной воды в положении перед первым резервуаром с мешалкой и перед положением, где добавляют флоккулянт, тем самым добавляя собранные хлопья в забортную воду.

2. Флоккуляционный магнитный сепаратор по п. 1, дополнительно содержащий:
устройство детектирования концентрации, предназначенное для детектирования концентрации суспендированных твердых продуктов в забортной воде, в положении перед добавлением магнитного порошка, флоккулянта и собранных хлопьев; и
устройство управления, предназначенное для управления количеством возвращаемых собранных хлопьев, подводимых устройством возврата и добавления, и количеством добавляемого магнитного порошка, подводимого устройством для подачи магнитного порошка, на основе как концентрации суспендированных твердых продуктов, детектируемой с помощью устройства для детектирования концентрации, так и максимальной концентрации суспендированных твердых продуктов в забортной воде, задаваемой заранее.

3. Флоккуляционный магнитный сепаратор по п. 2, в котором устройство управления останавливает процесс возврата собранных хлопьев, подводимых устройством возврата и добавления, когда концентрация суспендированных продуктов, детектируемая с помощью устройства для детектирования концентрации, становится равной максимальной концентрации суспендированных твердых продуктов в забортной воде, и одновременно, устройство управления управляет количеством добавляемого магнитного порошка, подводимого устройством для подачи магнитного порошка; и
устройство управления увеличивает количество возвращаемых собранных хлопьев, подводимых устройством возврата и добавления, когда концентрация суспендированных твердых продуктов становится ниже, чем максимальная концентрация суспендированных твердых продуктов в забортной воде, и одновременно, устройство управления уменьшает количество добавляемого магнитного порошка, подводимого устройством для подачи магнитного порошка.

4. Флоккуляционный магнитный сепаратор по п. 1, дополнительно содержащий:
устройство извлечения магнитного порошка, которое располагается на трубопроводе возврата, расположенном между устройством возврата и добавления и трубой для подачи забортной воды;
устройство извлечения магнитного порошка, содержащее:
измельчительное устройство для измельчения собранных хлопьев под действием сдвигового усилия;
устройство извлечения, предназначенное для селективного извлечения только лишь компонента магнитного порошка из собранных хлопьев, измельченных таким образом с использованием магнитной силы; и
устройство возврата, предназначенное для возврата компонента магнитного порошка, извлеченного таким образом, в трубу для подачи забортной воды.

5. Флоккуляционный магнитный сепаратор по п. 1, дополнительно содержащий устройство стерилизации, предназначенное для стерилизации планктона и бактерий, содержащихся в собранных хлопьях, расположенное в трубопроводе для возврата собранных хлопьев, подводимых устройством возврата и добавления.