(57)【要約】【課題】ドラムを処理液槽に半分以上浸漬させて磁気分離対象物を効率的に分離または回収する。【解決手段】本開示による磁気分離装置１０００は、円柱状のドラム１０と、第１方向に延びる回転中心軸の周りにドラムを回転可能に支持する第１および第２軸受２０と、ドラムの内部空間においてドラムの内周面に対向する複数の永久磁石を支持する磁束発生装置３０と、第１方向に直交する第１側壁４０ａおよび第２側壁４０ｂを有する処理液槽４０であって、ドラムの外周面を受け入れる開口部４０ｃを有している、処理液槽４０と、処理液槽の第１側壁の外側に設けられた第１シール装置５０ａと、処理液槽の第２側壁の外側に設けられた第２シール装置５０ｂとを備える。第１および第２シール装置のそれぞれは、ドラムの外周面のうち、処理液槽から外側に突出している部分に対して円周方向に半周以上の距離にわたって接触する摺動シール部材６０を有している。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面、外周面、第１端面および第２端面を有する円柱状のドラムと、
第１方向に延びる回転中心軸の周りに前記ドラムを回転可能に支持する第１および第２軸受と、
前記ドラムの内部空間において前記ドラムの前記内周面に対向する複数の永久磁石を支持する磁束発生装置と、
前記第１方向に直交する第１側壁および第２側壁を有する処理液槽であって、前記ドラムの外周面を受け入れる開口部を有している、処理液槽と、
前記処理液槽の前記第１側壁の外側に設けられた第１シール装置と、
前記処理液槽の前記第２側壁の外側に設けられた第２シール装置と、
を備え、
前記第１および第２シール装置のそれぞれは、
前記ドラムの外周面のうち、前記処理液槽から外側に突出している部分に対して円周方向に半周以上の距離にわたって接触する摺動シール部材を有している、磁気分離装置。
【請求項２】
前記処理液槽は、供給された処理液の液面が前記ドラムの回転中心軸よりも高い位置になるように前記処理液を収容できる内部空間を有している、請求項１に記載の磁気分離装置。
【請求項３】
前記開口部は、円形の開口部またはＵ字状の切り欠きである、請求項１または２に記載の磁気分離装置。
【請求項４】
前記摺動シール部材は、樹脂またはゴムから形成されており、かつ、前記ドラムの外周面を収容する開口部を有している、請求項１から３のいずれかに記載の磁気分離装置。
【請求項５】
前記摺動シール部材の前記開口部は、前記磁気分離装置の動作時において前記ドラムの外周面に接触する下側半円部分と、前記ドラムの外周面から少なくとも一部が離れている上側部分とを含む、請求項４に記載の磁気分離装置。
【請求項６】
前記複数の永久磁石は、前記回転中心軸の周りの円周方向に沿って全周の６０％以上８０%以下の範囲に配列されている、請求項１から５のいずれかに記載の磁気分離装置。
【請求項７】
前記ドラムの前記第１端面をカバーし、前記処理液槽の前記第１側壁に固定された第１軸受ブラケットと、
前記ドラムの前記第２端面をカバーし、前記処理液槽の前記第２側壁に固定された第２軸受ブラケットと、
を備え、
前記第１および第２軸受ブラケットのそれぞれは、前記ドラムの外周面と前記摺動シール部材との隙間を介して前記処理液槽から流出した液体を通す排水孔を有している、請求項１から６のいずれかに記載の磁気分離装置。
【請求項８】
前記ドラムに付着した物質を掻き落とすスクレーパを備える、請求項１から７のいずれかに記載の磁気分離装置。
【請求項９】
前記ドラムを回転させるモータを備える、請求項１から８のいずれかに記載の磁気分離装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載の磁気分離装置と、
磁性粉含有活性汚泥を含む処理液を前記処理液槽に供給する装置と、
前記処理液槽内における前記処理液中から前記磁気分離装置によって分離された前記磁性粉含有活性汚泥を回収する装置と、
を備える液体処理システム。
【請求項１１】
請求項１から９のいずれかに記載の少なくとも１個の磁気分離装置を用いて行う液体処理方法であって、
磁性粉含有活性汚泥を含む処理液を前記処理液槽に供給する工程と、
前記処理液槽内における前記処理液中から前記磁気分離装置によって分離された前記磁性粉含有活性汚泥を回収する工程と、
を含む、液体処理方法。
【請求項１２】
前記処理液を前記処理液槽に供給する工程において、前記処理液の液面が前記ドラムの回転中心軸よりも高い位置になるように前記処理液を前記処理液槽に供給し、
前記磁性粉含有活性汚泥を回収する工程において、前記ドラムの外周面の半分以上が前記処理液に浸かった状態で前記ドラムを回転させる、請求項１１に記載の液体処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、磁気分離装置に関し、より具体的には、液体中に存在する磁性体を磁石で吸引して液体から分離する磁気分離装置に関する。また、本開示は、当該磁気分離装置を備える液体処理システム、および、当該磁気分離装置を用いる液体処理方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
下水または有機排水などを処理するため、従来、活性汚泥法が広く用いられている。活性汚泥法では、下水などの処理水に活性汚泥を混ぜて曝気する。活性汚泥とは、人為的、工学的に培養・育成された好気性微生物を含む浮遊性有機汚泥である。曝気された汚泥中で好気性微生物は活発に活動する。好気性微生物は、処理水に含まれる有機物を分解して繁殖し、集合体（フロック）を形成する。このようなフロックは、自然沈降により、きれいな水と分離する。しかし、活性汚泥法は、フロックの分離を自然沈降に頼るため、分離のための時間が長くなるなどの課題を有している。
【０００３】
磁気分離技術を活性汚泥法に適用する磁化活性汚泥法が提案されている。磁化活性汚泥法では、例えば四三酸化鉄またはフェライトなどの強磁性材料の粉末粒子を活性汚泥懸濁液に添加する。汚泥フロックは強磁性粉末粒子を捕捉して磁性フロックを形成する。磁化活性汚泥法では、磁性フロックを磁力で集め、磁気的に分離する。磁化活性汚泥法は、時間がかかる沈降分離に頼らずに磁気分離を行うため、従来の活性汚泥法が有している処理時間が長いという課題を解決することが可能である。磁気的分離には、磁気ドラムまたは磁気ディスクを備える磁気分離装置が用いられる。
【０００４】
特許文献１から４は、磁化活性汚泥法を利用した処理方法および装置の従来を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公昭６３−５９７５９号公報
【特許文献２】国際公開第２００４／０５４９３５号
【特許文献３】特開２００５−１６１１６０号公報
【特許文献４】特開２００５−１６１１６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１から４が開示する装置では、いずれも、外周面に磁石が配置された回転ドラムが用いられている。これらの回転ドラムは、いずれも、全体の３０パーセント程度しか処理液に浸漬されていない。この理由の１つは、回転ドラムの回転軸（シャフト）が処理液に浸漬すると、処理液に含まれる強磁性粉末粒子によって回転軸の軸受が劣化または損傷するからである。
【０００７】
磁化活性汚泥法で使用される強磁性粉末粒子は、重すぎると重力によってフロックから分離してしまいやすい。このため、強磁性粉末微粒子としては、直径が０．０５〜２μｍ程度の微粒子が利用されている。このような微粒子に結合したフロックは、回転ドラムに吸着しにくいため、回収の効率を更に高めることが求められている。
【０００８】
本開示の実施形態は、上記の課題を解決し、分離・回収の効率を高めることができる新規な磁気分離装置、液体処理システム、および液体処理方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の磁気分離装置は、非限定的で例示的な実施形態において、内周面、外周面、第１端面および第２端面を有する円柱状のドラムと、第１方向に延びる回転中心軸の周りに前記ドラムを回転可能に支持する第１および第２軸受と、前記ドラムの内部空間において前記ドラムの前記内周面に対向する複数の永久磁石を支持する磁束発生装置と、前記第１方向に直交する第１側壁および第２側壁を有する処理液槽であって、前記ドラムの外周面を受け入れる開口部を有している、処理液槽と、前記処理液槽の前記第１側壁の外側に設けられた第１シール装置と、前記処理液槽の前記第２側壁の外側に設けられた第２シール装置とを備える。前記第１および第２シール装置のそれぞれは、前記ドラムの外周面のうち、前記処理液槽から外側に突出している部分に対して円周方向に半周以上の距離にわたって接触する摺動シール部材を有している。
【００１０】
ある実施形態において、前記処理液槽は、供給された処理液の液面が前記ドラムの回転中心軸よりも高い位置になるように前記処理液を収容できる内部空間を有している。
【００１１】
ある実施形態において、前記開口部は、円形の開口部またはＵ字状の切り欠きである。
【００１２】
ある実施形態において、前記摺動シール部材は、樹脂またはゴムから形成されており、かつ、前記ドラムの外周面を収容する開口部を有している。
【００１３】
ある実施形態において、前記摺動シール部材の前記開口部は、前記磁気分離装置の動作時において前記ドラムの外周面に接触する下側半円部分と、前記ドラムの外周面から少なくとも一部が離れている上側部分とを含む。
【００１４】
ある実施形態において、前記複数の永久磁石は、前記回転中心軸の周りの円周方向に沿って全周の６０％以上８０%以下の範囲に配列されている。
【００１５】
ある実施形態において、前記ドラムの前記第１端面をカバーし、前記処理液槽の前記第１側壁に固定された第１軸受ブラケットと、前記ドラムの前記第２端面をカバーし、前記処理液槽の前記第２側壁に固定された第２軸受ブラケットとを備え、前記第１および第２軸受ブラケットのそれぞれは、前記ドラムの外周面と前記摺動シール部材との隙間を介して前記処理液槽から流出した液体を通す排水孔を有している。
【００１６】
ある実施形態において、前記ドラムに付着した物質を掻き落とすスクレーパを備える。
【００１７】
ある実施形態において、前記ドラムを回転させるモータを備える。
【００１８】
本開示の液体処理システムは、非限定的で例示的な実施形態において、上記いずれかの磁気分離装置と、磁性粉含有活性汚泥を含む処理液を前記処理液槽に供給する装置と、前記処理液槽内における前記処理液中から前記磁気分離装置によって分離された前記磁性粉含有活性汚泥を回収する装置とを備える。
【００１９】
本開示の液体処理方法は、非限定的で例示的な実施形態において、上記の少なくとも１個の磁気分離装置を用いて行う液体処理方法であって、磁性粉含有活性汚泥を含む処理液を前記処理液槽に供給する工程と、前記処理液槽内における前記処理液中から前記磁気分離装置によって分離された前記磁性粉含有活性汚泥を回収する工程とを含む。
【００２０】
ある実施形態では、前記処理液を前記処理液槽に供給する工程において、前記処理液の液面が前記ドラムの回転中心軸よりも高い位置になるように前記処理液を前記処理液槽に供給し、前記磁性粉含有活性汚泥を回収する工程において、前記ドラムの外周面の半分以上が前記処理液に浸かった状態で前記ドラムを回転させる。
【発明の効果】
【００２１】
本開示の実施形態によれば、筒状ドラムを処理液槽に半分以上浸漬させることができるため、処理液とドラムの外周面とが接触する領域の面積を拡大することができる。その結果、磁性フロックなどの磁気分離対象物を効率的に分離または回収することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１Ａ】本実施形態におれる磁気分離装置１０００の平面構成を模式的に示す図である。
【図１Ｂ】図１Ａにおける磁気分離装置１０００のＢ１−Ｂ１線断面図である。
【図２】処理液槽４０の第１側壁４０ａの周辺におけるドラム１０を模式的に示す図である。
【図３】図２に示されている構成の側面図である。
【図４Ａ】第１シール装置５０ａの構成例を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ａにおけるドラム１０などのＢ４−Ｂ４線断面図である。
【図４Ｃ】図４Ａにおける摺動シール部材６０のＣ４−Ｃ４線断面図である。
【図５Ａ】第１シール装置５０ａの構成例を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ａにおける第１シール装置５０ａのＢ５−Ｂ５線断面図である。
【図５Ｃ】図５Ａにおける第１シール装置５０ａのＣ５−Ｃ５線断面図である。
【図６】摺動シール部材６０を拡大して示す図である。
【図７】第１シール装置５０ａの構成を示す断面図である。
【図８Ａ】ドラム１０の内部に置かれた磁束発生装置３０の構成例を示す断面図である。
【図８Ｂ】別々の状態に置かれたドラム１０および磁束発生装置３０の構成例を示す断面図である。
【図９】本開示の液体処理システムの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１Ａおよび図１Ｂを参照しながら、本実施形態における磁気分離装置の基本的な構成例を説明する。図１Ａは、本実施形態における磁気分離装置１０００の平面構成を模式的に示す図である。図１Ｂは、図１Ａにおける磁気分離装置１０００のＢ１−Ｂ１線断面図である。添付の図面では、相互に直交するＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸が参考のために記載されている。Ｚ軸は鉛直方向に平行である。
【００２４】
図示されている磁気分離装置１０００は、Ｘ軸の方向（第１方向）に延びる円柱状のドラム１０と、Ｘ軸に平行な回転中心軸Ｃの周りにドラム１０を回転可能に支持する第１および第２軸受２０と、磁束発生装置３０と、処理液槽４０とを備える。
【００２５】
ドラム１０は、ＳＵＳ３０４などの非磁性材料から形成された円筒体（厚さは数ｍｍ程度）であり、内周面１０ａ、外周面１０ｂ、第１端面１０ｃ、および第２端面１０ｄを有している。ドラム１０の外径（外周面１０ｂの直径）は、例えば２〜１００ｃｍ、好ましくは１０〜６０ｃｍである。ドラム１０の長さ（第１端面１０ｃから第２端面１０ｄまでの距離）は、例えば５〜５００ｃｍ、好ましくは５０〜３００ｃｍである。磁束発生装置３０は、ドラム１０の内部空間１０ｓにおいて、ドラム１０の内周面１０ａに対向する複数の永久磁石を支持している。永久磁石は固定されており、ドラム１０が回転している間も位置を変えない。永久磁石は、回転中心軸Ｃの周りの円周方向に沿って全周の６０％以上８０%以下の範囲に配列されており、複数の磁極対（Ｎ極およびＳ極）を構成している。磁極対が形成する磁束は、非磁性のドラム１０を通って外周面１０ｂの外側にも分布し、処理液中の磁性体をドラム１０の外周面１０ｂに引き付ける。
【００２６】
処理液槽４０は、Ｘ軸に直交する第１側壁４０ａおよび第２側壁４０ｂを有し、ドラム１０の外周面１０ｂを受け入れる開口部４０ｃを有している。処理液槽４０も、ＳＵＳ３０４などの非磁性材料から形成される。処理液槽４０は、図１Ｂに示されるように、供給された処理液９０の液面がドラム１０の回転中心軸Ｃよりも高い位置になるように処理液９０を収容できる内部空間を有している。処理液槽４０の深さは、例えば１０〜６０ｃｍ程度であり得る。図１Ｂの例では、処理液槽４０の底面は平らであるが、処理液槽４０の形状は、この例に限定されない。
【００２７】
ここで、図２および図３を参照する。図２は、処理液槽４０の第１側壁４０ａの周辺におけるドラム１０の一部を模式的に示す図である。図３は、図２に示されている構成の側面図である。簡単のため、軸受２０などの部品は記載されていない。ドラム１０が有するシャフト１０Ｘの中心は、回転中心軸Ｃに一致している。図３から明らかなように、この例における開口部４０ｃは、Ｕ字状の切り欠きである。開口部４０ｃがＵ字状の切り欠きであれば、ドラム１０を上方から容易に設置できる。ドラム１０は、開口部４０ｃを通って処理液槽４０の第１側壁４０ａおよび第２側壁４０ｂから外側に突出している（図１Ａ参照）。開口部４０ｃの形状は、Ｕ字状の切り欠きに限定されず、円形などの他の形状であってもよい。
【００２８】
図３において、符号Ｈ１は、ドラム１０の回転中心軸Ｃの基準面からの高さを示し、符号Ｈ２は、動作中に処理液槽４０に供給された処理液の、基準面（例えば底面）からの液面高さの例を示している。動作中、ドラム１０の下側半分だけではなく、上側半分の少なくとも一部が処理液に浸漬することになる（図１Ｂ参照）。
【００２９】
再び図１Ａを参照する。磁気分離装置１０００は、処理液槽４０の第１側壁４０ａの外側に設けられた第１シール装置５０ａと、処理液槽４０の第２側壁４０ｂの外側に設けられた第２シール装置５０ｂとを備えている。第１シール装置５０ａおよび第２シール装置５０ｂのそれぞれは、ドラム１０の外周面１０ｂのうち、処理液槽４０から外側に突出している部分に対して円周方向に半周以上の距離にわたって接触する摺動シール部材６０を有している。摺動シール部材６０は、例えば樹脂またはゴムから形成されている。摺動シール部材６０の詳細については、後述する。
【００３０】
磁気分離装置１０００は、ドラム１０の第１端面１０ｃをカバーする第１軸受ブラケット７０ａと、ドラム１０の第２端面１０ｄをカバーする第２軸受ブラケット７０ｂとを備える。第１軸受ブラケット７０ａは、処理液槽４０の第１側壁４０ａに対してその位置が固定されている。第２軸受ブラケット７０ｂは、処理液槽４０の第２側壁４０ｂに対してその位置が固定されている。後述するように、第１軸受ブラケット７０ａおよび第２軸受ブラケット７０ｂのそれぞれは、ドラム１０の外周面１０ｂと摺動シール部材６０との隙間を介して処理液槽４０から流出した液体を通す排水孔７０ｃ（図７）を有している。第１軸受ブラケット７０ａおよび第２軸受ブラケット７０ｂも、ＳＵＳ３０４などの非磁性材料から形成される。
【００３１】
磁気分離装置１０００は、ドラム１０に付着した物質を掻き落とすスクレーパ１００（図１Ｂ）と、ドラム１０を回転させる不図示のモータを備える。
【００３２】
次に図４Ａから図４Ｃ、および図５Ａから図５Ｃを参照しながら、本実施形態における第１シール装置５０ａの構成例を説明する。第２シール装置５０ｂは、第１シール装置５０ａの構成と同様の構成を有している。
【００３３】
図４Ａおよび図５Ａは、第１シール装置５０ａの構成例を示す図である。図４Ｂは図４Ａにおけるドラム１０などのＢ４−Ｂ４線断面図であり、図４Ｃは図４Ａにおける摺動シール部材６０のＣ４−Ｃ４線断面図である。図４Ｃでは、参考のため、破線で第１側壁４０ａの輪郭が示されている。図５Ｂは図５Ａにおける第１シール装置５０ａのＢ５−Ｂ５線断面図であり、図５Ｃは図５Ａにおける第１シール装置５０ａのＣ５−Ｃ５線断面図である。
【００３４】
図４Ａおよび図５Ａに示されるように、本実施形態における第１シール装置５０ａは、摺動シール部材６０を挟み込むリング状の押さえ板８０ａ、８０ｂを有している。押さえ板８０ａは処理液槽４０に固定されており、他の押さえ板８０ｂとともに摺動シール部材６０を挟み込んでいる。
【００３５】
本実施形態における摺動シール部材６０は、図４Ｃに示すように、位置固定のための複数の小さな孔を有している。摺動シール部材６０は、ショアＳ硬度が５０〜７０程度のゴム（ニトリルゴム、クロロプレンゴムなど）、または樹脂（プラスチック）等の軟質非磁性材料から好適に形成され得る。摺動シール部材６０と回転するドラム１０との間に生じる摩擦によって摺動シール部材６０の磨耗が進むと、摺動シール部材６０とドラム１０の外周面１０ｂとの隙間に対する封止が不充分になる。そのような場合、消耗品として新しい摺動シール部材に取り替えればよい。摺動シール部材６０が前述の硬度よりも高い硬度を有する材料から形成されていると、磨耗が進みやすく、交換の頻度が増加し得る。
【００３６】
図５Ｂおよび図５Ｃには、それぞれ、押さえ板８０ａ、８０ｂの形状の例が模式的に示されている。押さえ板８０ａ、８０ｂは、図４Ｃに示す摺動シール部材６０が有する複数の孔に整合する複数の貫通孔を有している。これらの貫通孔を通るボルトなどによって押さえ板８０ａ、８０ｂの間隔を調整することにより、摺動シール部材６０を両側から押圧して固定することができる。摺動シール部材６０は押さえ板８０ａ、８０ｂによって厚さ方向に締め付けられることにより、半径方向に延伸する。その結果、摺動シール部材６０とドラム１０の外周面１０ｂとが接触する部分における摩擦力が増加し得る。従って、押さえ板８０ａ、８０ｂの間隔を調整することにより、摺動シール部材６０がドラム１０の外周面１０ｂに及ぼす摺動抵抗を制御することが可能になる。摺動シール部材６０をボルトなどによって固定するとき、摺動シール部材６０の周方向に沿って少しずつ均等に締め付けを行うことにより、摺動シール部材６０がドラム１０の外周面１０ｂに及ぼす摺動抵抗を周方向にできるだけ均一にすることが好ましい。なお、押さえ板８０ａは、処理液槽４０から分離され得る別体の部品である必要はなく、処理液槽４０の第１側壁４０ａ（第２側壁４０ｂ）の一部であってもよい。後述の通り、押さえ板８０ａはＵ字型の形状を有していてもよい。例えば、第１側壁４０ａ（第２側壁４０ｂ）の切り欠き部周辺をＵ字型の押さえ板８０ａとして用いてもよい。その場合、例えば、Ｕ字型の押さえ板８０ａの上部を円弧状の別部品を用いて補強し、円形の摺動シール部材６０および押さえ板８０ｂと固定してもよい。また、摺動シール部材６０を固定する構造は、本実施形態における例に限定されず、種々の構造を採用し得る。
【００３７】
図６は、摺動シール部材６０を拡大して示す図である。図６には、参考のため、ドラム１０の外周面１０ｂの位置が破線で示されている。図６に示されるように、摺動シール部材６０は、ドラム１０の外周面１０ｂを収容する開口部６０ｐを有し、この開口部６０ｐは、磁気分離装置１０００の動作時においてドラム１０の外周面１０ｂに接触する下側半円部分と、ドラム１０の外周面１０ｂから少なくとも一部が離れている上側部分とを含んでいる。図６の例における摺動シール部材６０の開口部６０ｐは、概略的には円形であるが、上側部分と下側部分とは上下で非対称の関係にある。具体的には、開口部６０ｐの上側部分の半径はドラム１０の外径よりも長く、ドラム１０の外周面１０ｂと摺動シール部材６０との間に隙間Ｇが存在している。このような隙間Ｇは、処理液の液面高さよりも高い位置にあるため、封止する必要はない。むしろ、ゼロより大きな大きさ（例えば０．１〜５ｍｍ）を有する隙間Ｇがドラム１０の上部に存在することにより、摺動摩擦の低減効果が得られる。
【００３８】
摺動シール部材６０に求められる役割は、ドラム１０の外周面１０ｂのうち、処理液に接触している領域で処理液をシールすることにある。このため、ドラム１０の外周面１０ｂのうち、処理液に全く接触しない領域において、摺動シール部材６０は切り欠けられていてよい。従って、摺動シール部材６０は、その上部が切断されたＵ字型の形状を有していてもよい。その場合、押さえ板８０ａおよび８０ｂも同様にＵ字型の形状を有していてもよい。
【００３９】
隙間Ｇは、ドラム１０の外周面１０ｂが処理液に浸漬している部分で実質的にゼロの大きさを持つ必要がある。なお、図６の例では、摺動シール部材６０の下半分に隙間Ｇの大きさがゼロでない部分があるが、磁気分離装置１０００の動作時には実質的にゼロとなるように押さえ板８０ａおよび８０ｂの間隔が調整される。ドラム１０が回転しているとき、摺動摩擦を受ける摺動シール部材６０の一部が弾性的に変形するため、摺動シール部材６０とドラム１０の外周面１０ｂとの間に極めて小さな隙間が不均一かつ断続的に発生し得る。このような小さな隙間の形成は、処理液槽４０から処理液の漏れ出しを引き起こし得る。このような小さな隙間が全く生じないようにするには、摺動シール部材６０の開口部６０ｐにおける下側部分の半径を小さくして、ドラム１０の外周面１０ｂに対する摺動シール部材６０による押圧力を強くする必要がある。そのように押圧力を強くすると、摺動摩擦の抵抗が大きくなりすぎるため、モータの駆動力を高める必要が生じたり、摺動シール部材６０の劣化の進行が早まったりする問題が生じ得る。これに対して、本実施形態では、摺動シール部材６０による封止性能をあえて低く抑え、摺動シール部材６０とドラム１０の外周面１０ｂとの間に生じる小さな隙間を介して処理液が処理液槽４０から漏れ出してくることを許容する。処理液が摺動シール部材６０とドラム１０の外周面１０ｂとの間の小さな隙間に存在することは、摺動抵抗を低減するため、ドラム１０の滑らかな回転に寄与する。
【００４０】
次に、図７を参照しながら、ドラム１０の第１端面１０ｃをカバーする第１軸受ブラケット７０ａの構成例を説明する。ドラム１０の第２端面１０ｄをカバーする第２軸受ブラケット７０ｂの構成は、第１軸受ブラケット７０ａの構成と同様である。
【００４１】
図７に示される第１軸受ブラケット７０ａは、第１軸受２０を備え、ドラム１０の第１端面１０ｃとの間に空間７０ｓを形成するように処理液槽４０に固定されている。ここで、第１軸受ブラケット７０ａが処理液槽４０に固定されるとは、第１軸受ブラケット７０ａが処理液槽４０に対して位置が固定されていること、すなわち、第１軸受ブラケット７０ａが処理液槽４０に対して直接または間接的に固定されていることを意味する。図７の例では、第１軸受ブラケット７０ａは、押さえ板８０ｂに溶接等で固定されることによって、間接的に処理液槽４０に固定されている。上述した処理液槽４０から漏れ出してくる処理液は、この第１軸受ブラケット７０ａが形成する空間７０ｓ内に侵入する。第１軸受ブラケット７０ａの最下部には、排水孔７０ｃが設けられているため、処理液は、排水孔７０ｃを介して外部に放出される。排水孔７０ｃは例えばホース継手の形状を有しており、不図示のホースに接続され得る。第１軸受ブラケット７０ａの空間７０ｓ内に漏れ出てきた処理液は、排水孔７０ｃを介して回収され得る。
【００４２】
図８Ａおよび図８Ｂを参照して、磁束発生装置３０の構成例を説明する。図８Ａは、ドラム１０および内部に置かれた磁束発生装置３０の構成例を示す断面図である。図８Ｂは、それぞれの構成を分かりやすく示すため、分離された状態にあるドラム１０および磁束発生装置３０の構成例を示す断面図である。
【００４３】
図８Ｂに示されるドラム１０の内部空間１０ｓにおいて、図８Ｂに示される磁束発生装置３０が同軸で固定される。磁束発生装置３０は、外周面に複数の永久磁石３２が配列された内筒３４を備えている。ドラム１０は第１および第２軸受２０（図１Ａ参照）に支持されて回転するが、内筒３４は不図示の手段で固定されており（固定手段は任意である）、回転しない。このため、永久磁石３２が形成する磁束は、空間的に固定された強度分布を有している。複数の永久磁石３２は、ドラム１０の外周面１０ｂに所望の強さの磁束を作用させるよう配置される。永久磁石３２の配置は、ドラム１０の外径、スクレーパ１００の位置等によって適宜設定される。
【００４４】
図８Ｂに示されるように、複数の永久磁石３２は、回転中心軸Ｃの高さに近い高さにある位置Ｐｓから、ドラム１０の内周面１０ａの下部領域に対向する位置を通って、スクレーパ１００がドラム１０に接触する部分に対向する位置Ｐｅの近傍まで配置されている。具体的には、複数の永久磁石３２は、回転中心軸の周りの円周方向に沿って全周の６０％以上８０%以下の範囲に配列されている。
【００４５】
永久磁石３２の好適な例は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石である。スクレーパ１００の先端に近い位置に配置される永久磁石は、フェライト磁石などの比較的磁力の小さな磁石であってもよい。このような永久磁石の配置によって、処理液中の磁性フロックを効率よくドラム１０の外周面１０ｂに吸着し、しかも、吸着した磁性フロックをスクレーパ１００で容易に掻き取ることが可能になる。
【００４６】
処理液槽４０の底部の一部は、ドラム１０の外周面１０ｂに対向し、ドラム１０の形状に沿った凹部を有していてもよい。このような凹部を設けることにより、ドラム１０の外周面１０ｂと凹部の間で処理液の流路を形成し、より効率的に磁性フロックを捕捉することができる。
【００４７】
処理液槽４０に存在する磁性フロックは、不図示の別の処理液槽（曝気槽）において活性汚泥に磁性粉を添加して吸着保持させることによって形成され得る。処理液槽４０の磁性フロックは、別の磁気分離装置１０００による処理が行われた後の残りの磁性フロックを含み得る。
【００４８】
磁性粉は、粒径が０．０５から２μｍの粉末粒子から構成され得ることが望ましい。２μｍを超えて粒径が大きくなると、個々の磁性粉末粒子が活性汚泥から分離しやすくなる。また、粒径が０．０５μｍよりも小さくなると、製造コストが上昇する。粒径の更に好ましい範囲は、０．１から１．０μｍである。磁性粉末粒子の保磁力の好ましい範囲は、０〜１６ｋＡ／ｍである。保磁力がこの範囲よりも大きいと、磁性粉末粒子どうしが凝集してしまう。保磁力は小さいほど、磁性フロックはドラム１０から切り離しやすいので好ましい。磁性粉末粒子は、強磁性または常磁性のいずれの材料から形成されていてもよい。好適な材料の例は、酸化鉄、コバルト、酸化クロム、フェライトなどを含む。製造コスト等を考慮すると、粒径が０．１〜１．０μｍの四三酸化鉄（マグネタイト、Ｆｅ３Ｏ４）の粉末が好ましい。
【００４９】
以下、図９を参照して本開示の液体処理システムおよび液体処理方法の実施形態を説明する。図９は、本実施形態における液体処理システムの構成例を示す図である。
【００５０】
まず、不図示の曝気槽内で磁性フロック（磁性粉含有活性汚泥）と汚水とが混合される。磁性フロック中の微生物は、汚水中の有機物を取り込んで分解し、磁性フロックと清水とが混合した処理液９０が形成される。処理液９０は、供給装置２００により、磁気分離装置１０００の処理液槽４０に送られる。
【００５１】
磁気分離装置１０００のドラム１０は、鉛直方向の半分以上の部分が処理液槽４０内の処理液９０に浸かっている。処理液槽４０とドラム１０との間は前述した摺動シール部材６０によって封止されている。このため、ドラム１０が回転していないとき、処理液は処理液槽４０から外部には漏れ出ない。しかし、摺動シール部材６０は軟質材料から形成されているため、前述したようにドラム１０が回転していると、わずかな隙間から処理液が図７のブラケット７０ａ（７０ｂ）の空間７０ｓ内に漏れてくる。しかし、この空間７０ｓに浸入した処理液は、軸受２０に達するまでに排水孔７０ｃから外部に排出される。こうして、図７の軸受２０が処理液中の磁性粉末粒子を挟み込むような問題が生じることなく、ドラム１０を処理液中に深く浸漬させることが可能になる。その結果、ドラム１０の外周面の広い範囲（例えば６０％以上）を活用して磁性フロックを吸着し、処理液中から効率よく回収することが可能になる。
【００５２】
図９に示される例において、処理液９０中の磁性フロックは、回転するドラム１０の外周面に吸着し、スクレーパ１００で掻き取られ、回収措置１２０によって回収される。磁性フロック中の磁性粉末粒子および微生物は、再利用されて循環する。清水は、ドラム１０には吸着されずに流路２２０の先に流れていく。
【００５３】
複数の磁気分離装置１０００は、直列または並列に多段に接続されていてもよい。図９の例では、２段の磁気分離装置１０００が直列に接続されている。複数の磁気分離装置１０００が直列に接続されている場合、Ｎ段目（Ｎは１以上の整数）の磁気分離装置１０００によって大部分の磁性フロックから分離された清水を、Ｎ＋１段目の磁気分離装置１０００の処理液槽４０に投入し、更に磁気的な分離を継続させることができる。このような多段階で磁気分離を行うことより、清水の清浄度を向上させ、磁性フロックを確実に回収して無駄なく循環させることが可能になる。
【００５４】
本開示の磁気分離装置の用途は、磁性粉含有活性汚泥を含む処理液から磁性粉含有活性汚泥を分離する用途に限定されない。磁力によってドラムに吸引され得る磁性物質が液体中に存在している場合において、その液体から磁性物質を分離する用途に本開示の磁気分離装置を広く用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の実施形態は、活性汚泥懸濁液中に含まれる磁性粉含有活性汚泥の少なくとも一部を磁石で吸引して分離する技術に広く利用され得る。また、切削加工によって生じた鋼・鋳物・磁石などの切粉をクーラントから分離して回収するクーラントセパレータとしても利用可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１０・・・ドラム、１０ａ・・・内周面、１０ｂ・・・外周面、１０ｃ・・・第１端面、１０ｄ・・・第２端面、１０ｓ・・・内部空間、２０・・・軸受、３０・・・磁束発生装置、４０・・・処理液槽、４０ａ・・・第１側壁、４０ｂ・・・第２側壁、４０ｃ・・・開口部、５０ａ・・・第１シール装置、５０ｂ・・・第２シール装置、６０・・・摺動シール部材、６００・・・スクレーパ、１０００・・・磁気分離装置
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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