(57)【要約】【課題】硬度成分の種結晶を用いる硬水の軟水化に際し、晶析した硬度成分の分離及び除去を容易に行うことができ、かつ、種結晶の再生処理を要しない軟水化装置及び軟水化方法を提供する。【解決手段】軟水化の対象となる被処理水が投入される処理槽と、処理槽中の被処理水に投入される、硬度成分の種結晶が磁性粒子の表面に結合した種結晶付き磁性粒子と、被処理水に磁場を発生する磁場発生部と、を有する軟水化装置、硬度成分の種結晶が磁性粒子の表面に結合した種結晶付き磁性粒子を準備するステップＡと、軟水化の対象となる被処理水に、種結晶付き磁性粒子を投入するステップＢと、種結晶付き磁性粒子の表面の種結晶に、被処理水中の硬度成分を晶析するステップＣと、被処理水に磁場を発生し、被処理水中の硬度成分が表面に晶析した種結晶付き磁性粒子を磁気分離するステップＤと、を含む軟水化方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟水化の対象となる被処理水が投入される処理槽と、
前記処理槽中の被処理水に投入される、硬度成分の種結晶が磁性粒子の表面に結合した種結晶付き磁性粒子と、
前記被処理水に磁場を発生する磁場発生部と、
を有する、軟水化装置。
【請求項２】
前記処理槽に連通し、軟水化処理を終えた被処理水が流入する後処理部と、
前記後処理部から外部に連通し、前記被処理水を排出する排出部と、
前記後処理部と前記排出部との間に位置する、前記種結晶付き磁性粒子を通過しないフィルターと、
前記フィルターの上流側の前記後処理部内の被処理水を前記処理槽に戻す循環機構と、をさらに有し、
前記磁場発生部が、前記後処理部に向けて磁場を発生する位置に設けられている、請求項１に記載の軟水化装置。
【請求項３】
前記種結晶付き磁性粒子が、磁性粒子の表面に種結晶の粒子が担持された構造、又は磁性粒子の表面に種結晶の層が形成された構造である、請求項１又は２に記載の軟水化装置。
【請求項４】
さらに、前記処理槽中の被処理水に超音波を照射する超音波照射部を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の軟水化装置。
【請求項５】
さらに、前記処理槽中の被処理水を攪拌する攪拌機構を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の軟水化装置。
【請求項６】
前記磁性粒子の表面の種結晶が、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、不溶性カルシウム塩、及び不溶性マグネシウム塩からなる群より選択される少なくとも１種である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の軟水化装置。
【請求項７】
硬度成分の種結晶が磁性粒子の表面に結合した種結晶付き磁性粒子を準備するステップＡと、
軟水化の対象となる被処理水に、前記種結晶付き磁性粒子を投入するステップＢと、
前記種結晶付き磁性粒子の表面の種結晶に、前記被処理水中の硬度成分を晶析するステップＣと、
前記被処理水に磁場を発生し、前記被処理水中の硬度成分が表面に晶析した前記種結晶付き磁性粒子を磁気分離するステップＤと、
を含む、軟水化方法。
【請求項８】
さらに、前記ステップＤにおいて磁気分離した前記種結晶付き磁性粒子を含む被処理水を、軟水化の対象となる被処理水に戻し、前記ステップＣを新たに実行するステップを含む、請求項７に記載の軟水化方法。
【請求項９】
前記ステップＣにおいて、前記処理槽中の被処理水に超音波を照射する、請求項７又は８に記載の軟水化方法。
【請求項１０】
前記ステップＣ及び前記ステップＤの少なくとも一方において、前記被処理水を攪拌する、請求項７〜９のいずれか１項に記載の軟水化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水道水などに含まれる硬度成分を除去して軟水化する軟水化装置及び軟水化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
硬水を軟水化するための軟水化手法としては種々の提案がなされている。例えば、軟水化に際し、硬水中の硬度成分たる溶存イオンの結晶化を促進する方法として種結晶を用いる方法が提案されている（特許文献１参照）。この方法は、種結晶を結晶核として硬度成分を結晶として成長させ、その後、成長した硬度成分の結晶を分離して除去するものである。
【０００３】
一方、水溶液中の有害物質を除去するため、当該水溶液中に磁性粒子を添加し、水溶液中で水溶性鉄塩を用いて有害物質イオンが吸着した磁性複合体を調製し、当該磁性複合体を磁気分離又は濾過する方法が提案されている（特許文献２参照）。また、当該方法において、磁性粒子の磁性化を妨害するイオンとして、カルシウムイオン、マグネシウムイオンが挙げられており、当該妨害イオンも磁性粒子に吸着して除去される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−９１２９５号公報
【特許文献２】特開２０１５−１６６０８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような、種結晶を用いて硬水を軟水化する手法においては、浄水を得るには軟水化後に種結晶を分離する必要がある。しかし、従来においては、使用した種結晶は、単に分離除去するのみで、再利用することが考慮されていない。また、特許文献２に記載の手法は、有害物質イオン及び妨害イオンを磁性粒子に吸着させて除去しているため、吸着能力が低下した場合には再生処理が必要となる。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明の目的は、硬度成分の種結晶を用いて硬水を軟水化するに際し、硬度成分が晶析した種結晶の分離及び除去を容易に行うことができ、かつ、種結晶の再生処理を要しない軟水化装置及び軟水化方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様に係る軟水化装置は、軟水化の対象となる被処理水が投入される処理槽と、処理槽中の被処理水に投入される、硬度成分の種結晶が磁性粒子の表面に結合した種結晶付き磁性粒子と、被処理水に磁場を発生する磁場発生部と、を有する。
【０００８】
本発明の第２の態様に係る軟水化方法は、硬度成分の種結晶が磁性粒子の表面に結合した種結晶付き磁性粒子を準備するステップＡと、軟水化の対象となる被処理水に、種結晶付き磁性粒子を投入するステップＢと、種結晶付き磁性粒子の表面の種結晶に、被処理水中の硬度成分を晶析するステップＣと、被処理水に磁場を発生し、被処理水中の硬度成分が表面に晶析した種結晶付き磁性粒子を磁気分離するステップＤと、を含む。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、硬度成分の種結晶を用いて硬水を軟水化するに際し、硬度成分が晶析した種結晶の分離及び除去を容易に行うことができ、かつ、種結晶の再生処理を要しない軟水化装置及び軟水化方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係る軟水化装置の一例を示す概念図である。
【図２】本実施形態に係る種結晶付き磁性粒子を模式的に示す図である。
【図３】本実施形態に係る軟水化装置の一例を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜軟水化装置＞
本実施形態の軟水化装置は、軟水化の対象となる被処理水が投入される処理槽と、処理槽中の被処理水に投入される、硬度成分の種結晶が磁性粒子の表面に結合した種結晶付き磁性粒子と、被処理水に磁場を発生する磁場発生部とを有することを特徴としている。
【００１２】
本実施形態の軟水化装置において、被処理水を軟水化するに当たり、まず、処理槽に被処理水を投入し、被処理水には種結晶付き磁性粒子を投入する。そして、投入した種結晶付き磁性粒子の表面の種結晶に、被処理水中の硬度成分を晶析する。硬度成分の晶析に伴い、被処理水中の硬度成分が減少する。次いで、硬度成分が晶析した後、磁場発生部により磁場を発生し、磁場により種結晶付き磁性粒子を磁場発生部の近傍まで引き寄せ捕捉する。そして、種結晶付き磁性粒子が磁場発生部に捕捉された状態で被処理水を回収すれば、種結晶付き磁性粒子を含まず、かつ、硬度成分が低減された軟水を得ることができる。
【００１３】
図１は、本実施形態の軟水化装置の一例を示す概念図である。図１に示す軟水化装置１０は、処理槽１２と、種結晶１４が磁性粒子１６の表面に結合した種結晶付き磁性粒子１８と、被処理水２０に磁場を発生する磁場発生部２２とを有する。また、軟水化装置１０には、処理槽１２内の被処理水２０に超音波を照射する超音波照射部２４と、処理槽１２内の被処理水２０を攪拌する攪拌子２６とを有する。
なお、図１は、処理槽１２内の被処理水２０における種結晶付き磁性粒子１８との状態をあくまでも概念的に示したものであり、処理槽１２及び種結晶付き磁性粒子１８のサイズ比は実際とは異なる。
以下、軟水化装置の各構成について説明する。
【００１４】
処理槽１２は、被処理水を収容するとともに、被処理水を注入するための開口部を有しているものであれば形状は問わない。処理槽１２の材質としても、公知の軟水化装置において使用されているものから適宜選定することができる。また、処理槽１２の側面の一部に、被処理水を注入する注入部を設け、他部に処理を終えた被処理水を排出する排出部を設けてもよい。
【００１５】
種結晶付き磁性粒子１８は、硬度成分の種結晶１４が磁性粒子１６の表面に結合してなる。磁性粒子１６は、磁場に引き寄せられるものであれば制限はない。例えば、磁性粒子１６としては、フェライト、マグネタイト、酸化ニッケル、コバルト鉄酸化物、炭素鋼、タングステン鋼、ＫＳ鋼等の磁性粒子が挙げられる。
磁性粒子１６の平均粒径としては、被処理水２０内における種結晶１４の全表面積を大きくすること、及び磁場により引き寄せられやすくすること等の観点から、１０ｎｍ〜１０００μｍであることが好ましい。特に、１００ｎｍ〜１００μｍであることがより好ましく、１μｍ〜１００μｍであることがさらに好ましい。なお、当該平均粒径を小さくしても、磁場発生部２２により発生させる磁場を強くすれば十分な引力が得られるため、磁性粒子１６の平均粒径は、発生させる磁場の強さをも考慮して設定することが好ましい。
なお、本明細書において、「平均粒径」は、レーザー回折・散乱法により測定される体積基準の平均粒径であり、より具体的には、レーザー回折・散乱法による粒度分布測定で得られた粒度分布に基づいて得られるメジアン径である。
【００１６】
種結晶１４は、被処理水中の硬度成分を晶析させる核となるものである。当該硬度成分とは、カルシウム及びマグネシウムを指す。すなわち、磁性粒子の表面の種結晶は、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、不溶性カルシウム塩、及び不溶性マグネシウム塩からなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましい。不溶性カルシウム塩としては、炭酸カルシウム、リン酸カルシウムが好ましく、不溶性マグネシウム塩としては、炭酸マグネシウムが好ましい。
【００１７】
種結晶付き磁性粒子の２つの態様を図２に示す。図２（Ａ）に示す種結晶付き磁性粒子１８は、磁性粒子１６の表面に種結晶１４の微粒子が担持された構造を示す。具体的には、多数の種結晶１４の微粒子を磁性粒子１６の表面に担持して結合した構造である。図２（Ａ）に示す構造は、例えば、予め種結晶１４の微粒子を作製し、無機系や有機系等のバインダーにより当該微粒子を磁性粒子１６に結合して得ることができる。図２（Ａ）における種結晶１４の微粒子の平均粒径は、１００〜１００００ｎｍとすることが好ましい。また、磁性粒子１６の平均粒径に対する種結晶の微粒子の平均粒径の比の値は、１以下とすることが好ましい。
図２（Ｂ）に示す種結晶付き磁性粒子１８は、磁性粒子１６の表面に種結晶１４の層が形成された構造である。具体的には、磁性粒子１６の表面に種結晶が層状に形成された構造である。図２（Ｂ）に示す構造は、磁性粒子１６を種結晶の由来となるイオンを含む硬水等に浸漬し、晶析することで得られる。種結晶１４の層の厚みは、１〜１０００ｎｍとすることが好ましい。
なお、図２（Ａ）の構造は、（Ｂ）の構造よりも種結晶１４の表面積が大きいため、硬度成分の晶析の効率化を図ることができる。
また、種結晶付き磁性粒子１８において、種結晶に対して硬度成分が晶析すると、晶析した硬度成分が新たに硬度成分を晶析させる核となり、幾重にも重なって晶析し得る。従って、種結晶付き磁性粒子の１８の再生処理は原則として不要である。これに対して、表面に吸着剤を有する磁性粒子は、表面の吸着剤が硬度成分に覆われると、その時点で吸着能を失うため再生処理が必要となる。
【００１８】
種結晶付き磁性粒子１８の平均粒径としては、硬度成分の晶析を十分に行うこと、及び磁場により引き寄せられること等の観点から、１００ｎｍ〜１０００μｍであることが好ましい。特に、１μｍ〜１００μｍであることがより好ましく、１０μｍ〜１００μｍであることがさらに好ましい。
【００１９】
被処理水２０における種結晶付き磁性粒子１８の濃度は、硬度成分の晶析を効率よく行う観点から、１００ｐｐｍ以上とすることが好ましく、１０００ｐｐｍ以上とすることがより好ましい。
【００２０】
［磁場発生部］
磁場発生部２２は、被処理水２０に磁場を発生するために設けられる。より具体的には、磁場発生部２２は、被処理水２０内の種結晶付き磁性粒子１８に向けて磁場を発生して、種結晶付き磁性粒子１８を引き寄せる。磁場発生部２２は、常に磁場を発生しているのではなく、種結晶付き磁性粒子１８を引き寄せるときのみ磁場を発生させる。なお、図１においては、磁場発生部２２は、処理槽１２の直下に設けられているが、種結晶付き磁性粒子１８を引き寄せられるのであれば設ける位置に限定はない。例えば、処理槽１２の側面に設けられてもよい。
【００２１】
磁場発生部２２は、電磁石を用いて構成してもよいし、永久磁石を用いて構成してもよい。電磁石で構成する場合、電流のオン・オフにより磁場を発生・解除することができる。また、電流の大きさを調整することで磁場の強度を制御することができる。一方、永久磁石で構成する場合は、磁場の発生・解除及び強度の制御は、永久磁石を上下方向又は水平方向に移動させることで実現できる。従って、永久磁石の場合、処理槽１２から永久磁石までの距離を制御するため、永久磁石を移動させる機構を要する。
【００２２】
磁場発生部２２により発生させる磁場の強さとしては、種結晶付き磁性粒子１８を引き寄せて捕捉するに十分な強さであれば特に制限はない。
【００２３】
図１においては、処理槽１２に対して磁場発生部２２は１箇所にのみ設けているが、必要に応じて２箇所以上に設けてもよい。
【００２４】
［超音波照射部］
本実施形態の軟水化装置は、さらに、処理槽１２中の被処理水２０に超音波を照射する超音波照射部２４を有することが好ましい。超音波照射部２４により被処理水に超音波を照射することにより、硬度成分の晶析を促進することができる。具体的には、被処理水２０中において超音波の密部でイオン濃度が高くなり、種結晶を核として晶析が促進される。図１においては、処理槽１２の上部に超音波照射部２４が設けられている。
超音波照射部２４により照射する超音波の周波数は特に制限はないが、２０ｋＨｚ以上であればよく、１ＭＨｚ以上が好ましい。超音波の出力は、特に制限はなく、一般に使用される範囲で設定することができる。
【００２５】
［攪拌機構］
本実施形態の軟水化装置は、さらに、処理槽１２中の被処理水２０を攪拌する攪拌機構を有することが好ましい。攪拌機構により被処理水２０を攪拌することにより、種結晶付き磁性粒子１８が被処理水２０中を満遍なく泳動し、硬度成分と種結晶付き磁性粒子１８との衝突機会が増加するため晶析を促進することができる。また、磁場発生部２２により磁場を発生させた際、種結晶付き磁性粒子１８は磁場発生部２２に接近する頻度が増加するため、捕捉されやすくなる。図１において、処理槽１２の底部に不図示の攪拌機構により回転する攪拌子２６が配置されている。攪拌機構は、被処理水を攪拌できる機構であればよいが、マグネティックスターラー等のように磁石を用いるものは、種結晶付き磁性粒子が吸着することがあり問題が生ずることがある。そのような場合は、磁石の影響を受けない攪拌機構を用いることが好ましい。
【００２６】
次いで、本実施形態の軟水化装置の変形例について説明する。変形例に係る軟水化装置は、処理槽に連通し、軟水化処理を終えた被処理水が流入する後処理部と、後処理部から外部に連通し、被処理水を排出する排出部と、後処理部と排出部との間に位置する、種結晶付き磁性粒子を通過しないフィルターとを有する。また、フィルターの上流側の後処理部内の被処理水を処理槽に戻す循環機構を有する。そして、磁場発生部が、後処理部に向けて磁場を発生する位置に設けられている。当該軟水化装置は、磁場発生部により種結晶付き磁性粒子を捕捉するための領域である後処理部を処理槽とは別に設け、さらに後処理部から種結晶付き磁性粒子を含む被処理水を処理槽に戻す循環機構を設けている。
【００２７】
変形例に係る軟水化装置においては、まず、図１に示す軟水化装置と１０と同様に、被処理水を軟水化するに当たり、まず、被処理水が流入する処理槽に種結晶付き磁性粒子を投入する。そして、処理槽に被処理水を流しつつ、投入した種結晶付き磁性粒子の表面の種結晶に被処理水中の硬度成分を晶析する。硬度成分の晶析に伴い、被処理水中の硬度成分が減少し軟水化される。軟水化された被処理水は、後処理部及びフィルターを経て排出部から排出する。排出する被処理水は、種結晶付き磁性粒子を通過しないフィルターを通過しているため、種結晶付き磁性粒子を含まず、硬度成分が低減されている。すなわち、フィルターを通過し、排出部から排出した被処理水は軟水として利用に供される。
一方、種結晶付き磁性粒子はフィルターを通過しないため処理槽又は後処理槽に残留する。そこで、後処理部において磁場発生部により磁場を発生し、種結晶付き磁性粒子を捕捉する。その後、磁場を解除して循環機構を駆動し、後処理部のフィルターの上流側にある、種結晶付き磁性粒子を含む被処理水を処理槽に戻す。以上の構成により、軟水化処理と、種結晶付き磁性粒子の分離及び再利用処理とを連続的に、かつ、容易に実行することができる。
以下、変形例に係る軟水化装置について図３を参照して説明する。
【００２８】
図３に示す軟水化装置１１において、処理槽１３には、流水としての被処理水を処理槽１３に流入させる流路２８と、被処理水内の種結晶付き磁性粒子１８を回収する後処理部３０とが連通している。後処理部３０の下流側には、外部に連通し、被処理水を排出する排出部３４を備える。後処理部３０と排出部３４との間には、種結晶付き磁性粒子１８を通過しないフィルター３２が設けられている。また、後処理部３０の下方には、磁場発生部２２が設けられている。後処理部３０において、フィルター３２の上流側には、被処理水を処理槽１３に戻すための管路３６が設けられ、後処理部３０内の被処理水は不図示の循環機構により管路３６を介して処理槽１３に流路２８とは別の部位から戻される。また、軟水化装置１１には、処理槽１２内の被処理水２０に超音波を照射する超音波照射部２４と、処理槽１２内の被処理水２０を攪拌する攪拌子２６とを有する。本変形例において、種結晶付き磁性粒子１８、磁場発生部２２、超音波照射部２４、及び攪拌子２６については、図１に示す軟水化装置１０と同様であり、同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。以下に、図１に示す軟水化装置１０との相違点である処理槽１３と、後処理部３０と、循環機構とについて説明する。
【００２９】
処理槽１３には、上記の通り、流水としての被処理水２０を処理槽１３に流入させる流路２８と、被処理水内の種結晶付き磁性粒子１８を回収する後処理部３０とが連通している。流路２８は、例えば、水道水の給水栓に接続され水道水が流入する。図３において、流路２８は処理槽１３の上部に接続されているが、接続される位置に制限はなく、例えば処理槽１３の下部であってもよい。また、後処理部３０の下流側には、処理を終えた被処理水が排出される排出部３４を有する。排出部３４の下流側は外部に連通し、軟水の利用に供される。
なお、図３において、流水が流入する流路２８側を上流側とし、排出部３４側を下流側とする。
【００３０】
後処理部３０は、処理槽１３と排出部３４との間に位置し、処理槽１３において処理された被処理水は後処理部３０を通過する。また、後処理部３０と排出部３４との間には、種結晶付き磁性粒子１８を通過しないフィルター３２が設けられている。従って、処理を終えた被処理水は、フィルター３２を通過することで、種結晶付き磁性粒子１８を含まない処理水として外部に排出される。
【００３１】
後処理部３０の下方には磁場発生部２２が設けられている。磁場発生部２２は、後処理部３０内の被処理水に磁場を発生させる。磁場発生部２２により磁場を発生させたとき、後処理部３０において、種結晶付き磁性粒子１８が磁場により引き寄せられ、後処理部３０内の磁場発生部２２の近傍に集結する。すなわち、磁場発生部２２により磁場を発生させた状態で流水を継続すると、種結晶付き磁性粒子１８はやがて後処理部３０に集結する。
一方、後処理部３０内のフィルター３２の上流側には、被処理水を処理槽１３に戻すための管路３６が設けられている。種結晶付き磁性粒子１８が後処理部３０に一定以上集結した後、磁場発生部２２による磁場を解除し、後記の循環機構を稼働することにより、種結晶付き磁性粒子１８は管路３６を介して処理槽１３に戻すことができる。この際、処理を終えた被処理水が排出部３４から排出されないようにするため、排出部３４に外部との連通を開閉可能なバルブを設け、バルブを閉状態とすることが好ましい。
【００３２】
循環機構は、後処理部３０内の種結晶付き磁性粒子１８を含む被処理水を、管路３６を介して処理槽１３に戻す機構である。このような循環機構は特に制限はなく、公知のポンプ機構を適用することができる。なお、当該循環機構は、後処理部３０内の被処理水を処理槽１３に戻すとき以外は稼働する必要はない。また、循環機構は、種結晶付き磁性粒子１８を処理槽１３に戻すことを目的としているため、管路３６はフィルター３２の上流側に設ける必要がある。
【００３３】
＜軟水化方法＞
本実施形態の軟水化方法は、硬度成分の種結晶が磁性粒子の表面に結合した種結晶付き磁性粒子を準備するステップＡを含む。また、軟水化の対象となる被処理水に、硬度成分の種結晶が磁性粒子の表面に結合した種結晶付き磁性粒子を投入するステップＢを含む。さらに、種結晶付き磁性粒子の表面の種結晶に、被処理水中の硬度成分を晶析するステップＣを含む。さらに、被処理水に磁場を発生し、被処理水中の硬度成分が表面に晶析した種結晶付き磁性粒子を磁気分離するステップＤと、を含む。
【００３４】
本実施形態の軟水化方法においては、まず、硬度成分の種結晶が磁性粒子の表面に結合した種結晶付き磁性粒子を準備する（ステップＡ）。次いで、軟水化の対象となる被処理水に、種結晶付き磁性粒子を投入する（ステップＢ）。その後、そのまま放置するか、又は超音波を照射するなどして種結晶付き磁性粒子の表面の種結晶に、被処理水中の硬度成分を晶析する（ステップＣ）。この時点で硬度成分が晶析するに伴い、被処理水中の硬度成分のイオンが減少して軟水化される。しかし、被処理水中には、種結晶付き磁性粒子が含まれるため、被処理水に磁場を発生し、硬度成分の結晶が表面に成長した種結晶付き磁性粒子を磁気分離する（ステップＤ）。以上のようにして、被処理水が軟水化されるとともに、種結晶付き磁性粒子が分離される。
【００３５】
本実施形態の軟水化方法は、例えば、上述の本実施形態の軟水化装置により実行することができるが、当該軟水化装置に限定されることはない。少なくとも、器具類として、被処理水が収容される処理槽と、被処理水に磁場を発生する装置とがあり、試薬類として、種結晶付き磁性粒子とがあれば、本実施形態の軟水化方法を実行することができる。
以下に、各ステップについて説明する。
【００３６】
［ステップＡ］
ステップＡでは、硬度成分の種結晶が磁性粒子の表面に結合した種結晶付き磁性粒子を準備する。例えば、図２（Ａ）及び（Ｂ）において説明したように種結晶付き磁性粒子を作製することができる。種結晶付き磁性粒子の好ましい態様は既述の通りである。
なお、表面に種結晶を有する磁性粒子であって、磁場による引力を受け、かつ、表面に種結晶を有する構造であれば、図（Ａ）及び（Ｂ）に示す種結晶付き磁性粒子以外の構造のものを準備してもよい。
【００３７】
［ステップＢ］
ステップＢでは、軟水化の対象となる被処理水に、硬度成分の種結晶が磁性粒子の表面に結合した種結晶付き磁性粒子を投入する。種結晶付き磁性粒子は上述の通りであるためここでは説明を省略する。
【００３８】
被処理水に種結晶付き磁性粒子を投入するに際し、処理槽に種結晶付き磁性粒子を予め投入し、その後に被処理水を注入してもよいし、被処理水を処理層に注入した後に種結晶付き磁性粒子を投入してもよい。
【００３９】
ステップＢにおいて投入する種結晶付き磁性粒子濃度は、ステップＣにおいて硬度成分の晶析を効率よく行う観点から１００ｐｐｍ以上とすることが好ましく、１０００ｐｐｍ以上とすることがより好ましい。
【００４０】
［ステップＣ］
ステップＣでは、種結晶付き磁性粒子の表面の種結晶に、被処理水中の硬度成分を晶析する。硬度成分の晶析するに当たり、そのまま放置してもよいが、晶析を促進するため以下の処理をすることが好ましい。すなわち、（１）被処理水を攪拌する、（２）被処理水に超音波を照射する、及び（３）被処理水をバブリングする、のうちいずれか又はこれらを組み合わせて実行することが好ましい。以下、（１）〜（３）のそれぞれについて説明する。
【００４１】
（１）攪拌
上述の通り、被処理水を攪拌することにより、種結晶付き磁性粒子が被処理水中を満遍なく泳動し、硬度成分が種結晶と衝突する機会が増加し硬度成分の晶析が促進される。攪拌時間、攪拌速度（例えば、攪拌子の回転速度）に特に制限はなく、適宜調整することができる。
【００４２】
（２）超音波照射
超音波照射により、被処理水中において超音波の密部でイオン濃度が高くなり、種結晶を核として晶析が促進される。照射する超音波としては、上述の通り、周波数が２０ｋＨｚ以上であればよく、１ＭＨｚ以上が好ましい。超音波の出力は、特に制限はなく、一般に使用される範囲で設定することができる。また、超音波の照射時間は、被処理水の硬度に応じて設定することができる。すなわち、被処理水の硬度が高い場合は照射時間を長くし、硬度が低い場合は照射時間を短くすることができる。また、流水の場合は流速に応じて適宜設定することができる。
【００４３】
（３）バブリング
被処理水を脱気する、又は被処理水に気体を通じることによりバブリングすることで晶析を促進することができる。晶析をより促進させるには、外径が約１〜数百μｍのマイクロバブルを生じさせることが好ましい。
【００４４】
ステップＣにおいて、超音波を照射する場合、被処理水の温度を３０℃未満に調整することができる。すなわち、被処理水は常温以下とすることができる。常温以下の場合、通常であれば、晶析は進行しないか、又は進行したとしても進行速度は遅い傾向にある。しかし、超音波の照射により被処理液が昇温するため、初期温度が常温以下でも晶析が促進される。なお、被処理水の温度の下限は０℃である。
また、ステップＣにおいて、被処理水の温度を３０℃以上に調整することができる。被処理水の温度が高ければ晶析が進行しやすい。そのため、加熱などにより温度を３０℃以上の温度とすることが好ましい。
【００４５】
［ステップＤ］
ステップＤでは、被処理水に磁場を発生し、表面に硬度成分が晶析した種結晶付き磁性粒子を磁気分離する。上述の通り、種結晶付き磁性粒子は、磁性粒子を含むため磁場に引き寄せられる。そして、磁場の発生を維持することにより、種結晶付き磁性粒子を磁場により捕捉することができ、分離することができる。すなわち、種結晶付き磁性粒子を磁場により捕捉した状態で被処理水を回収すれば、種結晶付き磁性粒子を含まない処理水が得られる。
【００４６】
発生させる磁場の強さは、種結晶付き磁性粒子を引き寄せて捕捉できる程度であれば特に制限はなく、適宜設定することができる。
【００４７】
磁場発生部により磁場を発生させた際、被処理水を攪拌すると、種結晶付き磁性粒子は磁場発生部に接近する頻度が増加するため、捕捉されやすくなる。すなわち、ステップＣ及びステップＤの少なくとも一方において、被処理水を攪拌することが好ましい。
【００４８】
以上のようにして種結晶付き磁性粒子を磁気分離すれば、種結晶付き磁性粒子も硬度成分も含まない被処理水が得られるため、その被処理水を回収して軟水として供することができる。
【００４９】
一方、磁場発生部で捕捉した種結晶付き磁性粒子は、磁場発生部による磁場を解除することで、被処理水中を浮遊することとなる。そして、浮遊した種結晶付き磁性粒子の種結晶には硬度成分の結晶が成長しているが、そのまま種結晶として使用を継続することができる。上述の通り、種結晶に対して硬度成分が晶析すると、晶析した硬度成分が新たに硬度成分を晶析させる核となり、幾重にも重なって晶析し得るからである。従って、種結晶付き磁性粒子の再生処理は原則として不要である。ただし、長期間の使用を繰り返し、種結晶に硬度成分が過度に成長した場合には種結晶付き磁性粒子を交換した方がよい場合もあり得る。
【００５０】
さらに、ステップＤにおいて磁気分離した種結晶付き磁性粒子を含む被処理水を、軟水化の対象となる被処理水に戻し、ステップＣを新たに実行することができる。すなわち、図３に示す軟水化装置１１のような装置を使用し、軟水化処理と種結晶付き磁性粒子を回収して戻すといった処理を連続的に行うことができる。
【００５１】
以上の本実施形態の軟水化装置及び軟水化方法は、使用場所設置型浄水装置（ＰＯＵ）や建物入口設置型浄水装置（ＰＯＥ）に適用することが可能である。さらには、軟水化プラントなど大型の軟水化設備にも適用することが可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１０  １１  軟水化装置
１２  １３  処理槽
１４  種結晶
１６  磁性粒子
１８  種結晶付き磁性粒子
２０  被処理水
２２  磁場発生部
２４  超音波照射部
２６  攪拌子
３０  後処理部
３２  フィルター
３４  排出部
３６  管路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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