(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）22×10−3N/m以下の臨界表面張力γcを有する被覆材により磁性単体粒子またはその凝集体の一部又は全部が覆われたろ過助剤を準備し、
（ｂ）前記ろ過助剤に分散媒を混合し、前記分散媒中に前記ろ過助剤が分散する懸濁液を作製し、
（ｃ）ろ過膜により前記懸濁液をろ過し、前記ろ過膜の上に前記ろ過助剤を含むプレコート層を形成し、次いで固体分を含む被処理水を前記プレコート層および前記ろ過膜に通過させ、前記プレコート層のろ過助剤に前記固体分を吸着・捕捉させ、これにより被処理水から前記固体分を分離し、
（ｄ）剥離水を前記プレコート層に注いで前記ろ過膜から前記プレコート層を剥離させ、これにより前記固形分を捕捉した前記プレコート層の剥離物と前記剥離水との混合物を提供し、
（ｅ）前記混合物から前記ろ過助剤を磁気的に分離し、
（ｆ）分離したろ過助剤を前記（ｂ）工程において懸濁液の作製に再利用する、
ことを特徴とする水処理方法。
【請求項２】
（Ａ）22×10−3N/m以下の臨界表面張力γcを有する被覆材により磁性単体粒子またはその凝集体の一部又は全部が覆われたろ過助剤を準備し、
（Ｂ）固体分を含む被処理水と前記ろ過助剤とを混合し、前記被処理水中に前記ろ過助剤が分散する懸濁液を作製し、
（Ｃ）ろ過膜により前記懸濁液をろ過し、前記ろ過膜上に前記ろ過助剤および前記固形分を含む堆積層を形成し、前記堆積層中において前記ろ過助剤に前記固形分を吸着・捕捉させ、これにより被処理水から前記固体分を分離し、
（Ｄ）剥離水を前記堆積層に注いで前記ろ過膜から前記堆積層を剥離させ、これにより前記固形分を捕捉した前記堆積層の剥離物と前記剥離水との混合物を提供し、
（Ｅ）前記混合物から前記ろ過助剤を磁気的に分離し、
（Ｆ）分離したろ過助剤を前記（Ｂ）工程において懸濁液の作製に再利用する、
ことを特徴とする水処理方法。
【請求項３】
前記ろ過膜が重力の作用する方向に対して直交するろ過面を有することを特徴とする請求項１または２のいずれか１項記載の方法。
【請求項４】
前記ろ過助剤の平均粒子径が１〜５０μｍの範囲にあることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記被覆材がシリコーン樹脂またはフッ素樹脂のいずれかを含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記磁性単体粒子がフェライト系化合物からなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
（ａ）22×10−3N/m以下の臨界表面張力γcを有する被覆材により磁性単体粒子またはその凝集体の一部又は全部が覆われたろ過助剤を供給するろ過助剤供給装置と、
（ｂ）固形分を含む原水を一時的に貯留する原水槽と、
（ｃ）前記ろ過助剤供給装置から供給されるろ過助剤に分散媒を混合し、前記分散媒中に前記ろ過助剤が分散する懸濁液を作製する混合槽と、
（ｄ）内部を上部スペースと下部スペースとに仕切るろ過膜を有し、前記上部スペースが前記ろ過助剤供給装置および前記混合槽にそれぞれ連通する固液分離装置と、
（ｅ）前記混合槽から前記固液分離装置の上部スペースに懸濁液を導入させ、前記ろ過膜で前記懸濁液をろ過させ、前記ろ過膜上に前記ろ過助剤からなるプレコート層を形成するように構成された懸濁液供給ラインと、
（ｆ）前記原水槽から前記固液分離装置の上部スペースに原水を導入させ、前記原水を前記プレコート層および前記ろ過膜に通過させ、それにより固形分が前記プレコート層のろ過助剤に捕捉され、前記下部スペースにろ液を提供するように構成された原水供給ラインと、
（ｇ）前記ろ過膜から固形分を捕捉したプレコート層を剥離するための剥離水を前記固液分離装置の上部スペースに供給し、それにより前記剥離水が前記プレコート層を前記ろ過膜から剥離するように構成された剥離水供給ラインと、
（ｈ）前記固液分離装置の上部スペースから前記剥離水とともに排出される前記プレコート層の剥離物が供給され、該剥離物に含まれる固形分と前記ろ過助剤とを磁気的に分離するように構成された磁気分離槽と、
（ｉ）分離されたろ過助剤を前記磁気分離槽から前記ろ過助剤供給装置へ戻すように構成されたろ過助剤返送ラインと、
を有することを特徴とする水処理装置。
【請求項８】
前記懸濁液供給ラインが前記原水供給ラインに接続されていることを特徴とする請求項７記載の装置。
【請求項９】
前記固液分離装置の下部スペースから前記上部スペースまでの間に設けられ、前記ろ過膜を透過した処理水を前記剥離水として前記上部スペースに導入するように構成された第１の処理水利用ラインをさらに有することを特徴とする請求項７または８のいずれか１項記載の装置。
【請求項１０】
前記固液分離装置の下部スペースから前記磁気分離槽までの間に設けられ、前記ろ過膜を透過した処理水を洗浄水として前記磁気分離槽に導入するように構成された第２の処理水利用ラインをさらに有することを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項記載の装置。
【請求項１１】
前記固液分離装置の下部スペースから前記混合槽までの間に設けられ、前記ろ過膜を透過した処理水を前記分散媒として前記混合槽に導入するように構成された第３の処理水利用ラインをさらに有することを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項記載の装置。
【請求項１２】
（Ａ）22×10−3N/m以下の臨界表面張力γcを有する被覆材により磁性単体粒子またはその凝集体の一部又は全部が覆われたろ過助剤を供給するろ過助剤供給装置と、
（Ｂ）固形分を含む原水を一時的に貯留するとともに、前記原水に前記ろ過助剤供給装置からのろ過助剤を混合し、前記原水中に前記ろ過助剤が分散する懸濁液を作製する混合原水槽と、
（Ｃ）内部を上部スペースと下部スペースとに仕切るろ過膜を有し、前記上部スペースが前記混合原水槽に連通する固液分離装置と、
（Ｄ）前記混合原水槽から前記固液分離装置の上部スペースに前記懸濁液を導入させ、前記ろ過膜で前記懸濁液をろ過させ、前記ろ過膜上に前記ろ過助剤および固形分を含む堆積層を形成するように構成された懸濁液供給ラインと、
（Ｅ）前記ろ過膜から前記堆積層を剥離するための剥離水を前記固液分離装置の上部スペースに供給し、それにより前記剥離水が前記堆積層を前記ろ過膜から剥離するように構成された剥離水供給ラインと、
（Ｆ）前記固液分離装置の上部スペースから前記剥離水とともに排出される前記堆積層の剥離物が供給され、該剥離物に含まれる固形分と前記ろ過助剤とを磁気的に分離するように構成された磁気分離槽と、
（Ｇ）分離されたろ過助剤を前記磁気分離槽から前記ろ過助剤供給装置へ戻すように構成されたろ過助剤返送ラインと、
分離されたろ過助剤を前記磁気分離槽から前記ろ過助剤供給装置へ戻すように構成されたろ過助剤返送ラインと、
を有することを特徴とする水処理装置。
【請求項１３】
前記固液分離装置の下部スペースから前記上部スペースまでの間に設けられ、前記ろ過膜を透過した処理水を前記剥離水として前記磁気分離槽に導入するように構成された第１の処理水利用ラインをさらに有することを特徴とする請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
前記固液分離装置の下部スペースから前記磁気分離槽までの間に設けられ、前記ろ過膜を透過した処理水を前記磁気分離槽に導入するように構成された第２の処理水利用ラインをさらに有することを特徴とする請求項１２または１３のいずれか１項記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに記載する実施の形態は、ろ過助剤を用いて工場排水や生活排水などを浄化するための水処理方法及び水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、工業の発達や人口の増加により水資源の有効利用が求められるようになってきている。水資源の有効利用を図るためには工業排水や生活排水などのような各種の排水を浄化して再利用することが重要である。排水を浄化するためには水中に含まれる水不溶物や不純物を分離除去する必要がある。排水を浄化する方法として例えば膜分離法、遠心分離法、活性炭吸着法、オゾン処理法、凝集剤添加による浮遊物質の沈殿除去法などがある。これらの水処理方法を用いて、排水に含まれるリンや窒素などの環境に及ぼす影響の大きい化学物質を除去し、また水中に分散した油類やクレイなどを除去することができる。
【０００３】
上述した各種水処理方法のうち膜分離法は、水中の不溶物質を除去するのに最も一般的に採用されている方法の１つである。膜分離法は、ろ過膜の保護の観点から、あるいは難脱水性の物質を含む水の通水速度を上げる観点から、所謂プレコート法やボディーフィード法のようなろ過助剤を利用する形態でしばしば用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２１８３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的にケイ砂などのろ過助剤を用いる場合は、使用済みのろ過助剤は再利用することなく廃棄される。また、ろ過助剤を再利用しようとする場合であっても、ろ過助剤の回収や洗浄のために多くのプロセス工程が必要になり、実用的でないという問題点があった。
【０００６】
ここに記載する実施の形態は上記の課題を解決するためになされたものであり、微細な水中の固形分を効率よく除去でき、ろ過助剤の再利用が容易にできる水処理方法および水処理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】
【０００７】
ここに記載する水処理方法は、（ａ）22×10−3N/m以下の臨界表面張力γcを有する被覆材により磁性単体粒子またはその凝集体の一部又は全部が覆われたろ過助剤を準備し、（ｂ）前記ろ過助剤に分散媒を混合し、前記分散媒中に前記ろ過助剤が分散する懸濁液を作製し、（ｃ）ろ過膜により前記懸濁液をろ過し、前記ろ過膜の上に前記ろ過助剤を含むプレコート層を形成し、次いで固体分を含む被処理水を前記プレコート層および前記ろ過膜に通過させ、前記プレコート層のろ過助剤に前記固体分を吸着・捕捉させ、これにより被処理水から前記固体分を分離し、（ｄ）剥離水を前記プレコート層に注いで前記ろ過膜から前記プレコート層を剥離させ、これにより前記固形分を捕捉した前記プレコート層の剥離物と前記剥離水との混合物を提供し、（ｅ）前記混合物から前記ろ過助剤を磁気的に分離し、（ｆ）分離したろ過助剤を前記（ｂ）工程において懸濁液の作製に再利用するか、または
（Ａ）22×10−3N/m以下の臨界表面張力γcを有する被覆材により磁性単体粒子またはその凝集体の一部又は全部が覆われたろ過助剤を準備し、（Ｂ）固体分を含む被処理水と前記ろ過助剤とを混合し、前記被処理水中に前記ろ過助剤が分散する懸濁液を作製し、（Ｃ）ろ過膜により前記懸濁液をろ過し、前記ろ過膜上に前記ろ過助剤および前記固形分を含む堆積層を形成し、前記堆積層中において前記ろ過助剤に前記固形分を吸着・捕捉させ、これにより被処理水から前記固体分を分離し、（Ｄ）剥離水を前記堆積層に注いで前記フィルタから前記堆積層を剥離させ、これにより前記水不溶性の金属化合物粒子を捕捉した前記堆積層の剥離物と前記剥離水との混合物を提供し、（Ｅ）前記混合物から前記ろ過助剤を磁気的に分離し、（Ｆ）分離したろ過助剤を前記（Ｂ）工程において懸濁液の作製に再利用することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】固液間の臨界表面張力γcを求めるときに用いられるジスマン・プロットの一例を示す特性線図。
【図２】第１の実施形態に係る水処理装置を示す構成ブロック図。
【図３】図２の装置を用いる第１実施形態の水処理方法（プレコート法）を示す工程図。
【図４】（ａ）は磁性粒子が凝集した凝集体を示す断面模式図、（ｂ）は疎水性被覆材で被覆された磁性粒子を示す断面模式図。
【図５】第２の実施形態に係る水処理装置を示す構成ブロック図。
【図６】図５の装置を用いる第２実施形態の水処理方法（ボディーフィード法）を示す工程図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
種々の実施の形態を以下に説明する。
【００１０】
（１）ここに記載する実施の形態の水処理方法は、（ａ）22×10−3N/m以下の臨界表面張力γcを有する被覆材により磁性単体粒子またはその凝集体の一部又は全部が覆われたろ過助剤を準備し、（ｂ）前記ろ過助剤に分散媒を混合し、前記分散媒中に前記ろ過助剤が分散する懸濁液を作製し、（ｃ）ろ過膜により前記懸濁液をろ過し、前記ろ過膜の上に前記ろ過助剤を含むプレコート層を形成し、次いで固体分を含む被処理水を前記プレコート層および前記ろ過膜に通過させ、前記プレコート層のろ過助剤に前記固体分を吸着・捕捉させ、これにより被処理水から前記固体分を分離し、（ｄ）剥離水を前記プレコート層に注いで前記ろ過膜から前記プレコート層を剥離させ、これにより前記固形分を捕捉した前記プレコート層の剥離物と前記剥離水との混合物を提供し、（ｅ）前記混合物から前記ろ過助剤を磁気的に分離し、（ｆ）分離したろ過助剤を前記（ｂ）工程において懸濁液の作製に再利用する。
【００１１】
上記実施形態の水処理方法は、プレコート法に対応する方法である。上記特定の臨界表面張力γcを有するろ過助剤を分散媒中に分散させ、懸濁液を作製する。この懸濁液を固液分離装置のろ過膜に供給し、ろ過助剤を堆積させ、ろ過膜上に所望のプレコート層を形成する。次いで、被処理水をプレコート層に通水し、固形分（水不溶物質）をろ過助剤に吸着・捕捉させる。次いで、ろ過膜上のプレコート層に向けて剥離水を側方から吹き付けて、プレコート層をろ過膜から剥離させ、剥離物に対してさらに剥離水を吹き付けて、剥離物をバラバラに分解した状態とする。次いで、バラバラに分解した剥離物を剥離水とともに固液分離装置から磁気分離槽へ送り、磁気分離槽内で剥離物を粒子状態になるまで撹拌し、水中においてろ過助剤および固形分を均一に分散させる。次いで、水中に分散するろ過助剤を電磁石などの磁気吸着手段に吸着させ、磁気吸着手段にろ過助剤が吸着されている間に、固形分を含む処理水を磁気分離槽から排出する。次いで、ろ過助剤の磁気吸着を解除して、ろ過助剤を磁気吸着手段から脱落させ、さらに処理水や水道水などを磁気吸着手段に吹き付け、磁気吸着手段に付着したろ過助剤を洗浄し、回収する。回収したろ過助剤は、磁気分離槽からろ過助剤供給装置へ送り、ろ過助剤供給装置および混合槽において懸濁液の作製のために再利用される。
【００１２】
ろ過助剤は、磁性単体粒子またはその凝集体の一部又は全部を特定の臨界表面張力γcをもつ被覆材で被覆したものである。磁性単体粒子の形状は、球状、多面体、不定形など種々の形状を取り得るが特に限定されない。用いるに当って望ましい磁性担体の粒径や形状は、製造コストなどに鑑みて適宜選択すればよく、特に球状または角が丸い多面体構造であることが好ましい。これらの磁性体を組み込むことにより、相対的にろ過助剤の比重が高くなるため、重力による沈降や、サイクロンを用いた遠心力による分離を、磁気による分離と併用することが可能となるため、ろ過助剤を水から迅速に分離することができる。
【００１３】
ろ過助剤の表面は、臨界表面張力γcが22×10−3N/ｍ以下の被覆材で一部又は全部が覆われている。ここで臨界表面張力γcとは、様々な表面張力を持つ液体を固体上に滴下し、その接触角が零（ゼロ）になる液体の表面張力を外挿法で求め、その液体の表面張力の値を臨界表面張力とするジスマン法により求めることができる。また、測定が困難な場合は、組成の近い文献値としてもよい。例えば、プラスチック・データブック（旭化成アミダス（株）「プラスチックス」編集部編，P.35，（1999））などに記載されている値を用いる。
【００１４】
このような臨界表面張力γcの被覆材で覆われたろ過助剤を用いることにより、簡単な操作を行なうだけでろ過助剤と水中の固形物とを容易に分離することができる。すなわち、臨界表面張力γcが低いため、水中で撹拌や超音波などを用いて水中の固形物を固液分離でき、ろ過助剤のみを磁石に吸着させて回収することができる。
【００１５】
また、磁性体粒子は、単一の磁性単体粒子（一次粒子）を凝集させた凝集体（二次粒子）であってもよい。凝集体では凝集させた一次粒子の間に隙間があると、この隙間をろ液が通過するために処理水量を上げることができる。一次粒子の平均粒子径は、０．５〜５μｍの範囲にあることが好ましい。一次粒子としての磁性単体粒子の平均粒子径が５μｍよりも大きいと、粒子間の相互間距離が大きくなりすぎて後述する水中の微細な析出物を通過させてしまうスルーパスを生じるおそれがあるからである。一方、一次粒子径が０．５μｍ未満になると、粒子が緻密に凝集し、実効的な通水量を得ることができなくなるおそれがあるからである。
【００１６】
凝集体からなるろ過助剤の作り方としては、造粒機などで先に凝集体を形成した後に臨界表面張力γcが22×10−3N/m以下の被覆材を塗布する方法と、臨界表面張力γcが22×10−3N/m以下の材料をバインダーとして一次粒子を造粒する方法とがある。前者は、一次粒子と有機系バインダーまたは無機系バインダーとをスプレードライヤーまたはヘンシェルミキサーなどにより混練し、造粒体を作ったあと臨界表面張力γcが22×10−3N/m以下の材料を塗布して100℃〜200℃で反応させる方法や、磁性体原料をスプレードライなどでポーラス状にして焼結させ、ポーラス状の磁性体を作製した後に、22×10−3N/m以下の材料を塗布する方法が挙げられる。後者は、バインダーに臨界表面張力が22×10−3N/m以下の材料を用いてヘンシェルミキサーやスプレードライヤーなどで直接造粒する。
【００１７】
これらの磁性体をろ過助剤に組み込むことにより、相対的にろ過助剤の比重が高くなるため、重力による沈降や、サイクロンを用いた遠心力による分離を、磁気による分離と併用することが可能となるため、ろ過助剤を水から迅速に分離することができる。
【００１８】
図１を参照して臨界表面張力γcを求める手順と方法を説明する。
【００１９】
臨界表面張力γcはジスマン(Zisman)法を用いて求めることができる。ジスマン法では、水に濡れにくい性質をもつ固体の表面に表面張力γLが既知の種々の液体をそれぞれ接触させ、その接触角θをそれぞれ測定する。測定した接触角θからｃｏｓθの値をそれぞれ求め、求めたｃｏｓθ値を縦軸（Ｙ軸）にとり、それに対応する液体の表面張力γLを横軸（Ｘ軸）にとって、ＸＹ座標上に各測定結果を次々にプロットする。これにより、多数のプロットが記入された図ができあがる。作成した図中のプロット群の傾向を最小二乗法等の計算手法を用いて求め、求めた傾きをもつ直線Ｚを図中に引く。この直線Ｚをジスマン・プロット(Zisman plot)という。次いで、作成した直線Ｚ上においてｃｏｓθの値が１と等しくなるときの表面張力を求める。すなわち、ｃｏｓθ＝１となるときの直線ＺのＸ軸切片を求める。求めた直線ＺのＸ軸切片の値（表面張力値）をとくに臨界表面張力γcという。固体（ろ過助剤）は、臨界表面張力γcより大きい表面張力γLをもつ液体に濡らされないので、水から容易に分離される。
【００２０】
ここに記載する実施形態の水処理方法では、ろ過助剤が分離性および耐久性に優れているので、分散→吸着→分離→回収→分散のサイクルでろ過助剤を繰り返し使用することができる。このため、運転コストやメンテナンスコストを低く抑えることができるというメリットがある。後述するようにろ過助剤の被覆材としてシリコーン樹脂またはフッ素樹脂を好適に用いることができる。また、ろ過助剤の磁性単体粒子として種々のフェライト系化合物を好適に用いることができる。
【００２１】
また、ろ過助剤のコア部分に磁性体を用いているので、電磁石などの磁気吸着手段によりろ過助剤と捕捉した固体分（SS等の水不溶物質）とを迅速かつ確実に分離することができる。このように上記実施形態によれば、分離したろ過助剤を高効率かつ円滑に回収でき、回収したろ過助剤を繰り返し再利用することができる。
【００２２】
（２）ここに記載する実施の形態の水処理方法は、（Ａ）22×10−3N/m以下の臨界表面張力γcを有する被覆材により磁性単体粒子またはその凝集体の一部又は全部が覆われたろ過助剤を準備し、（Ｂ）固体分を含む被処理水と前記ろ過助剤とを混合し、前記被処理水中に前記ろ過助剤が分散する懸濁液を作製し、（Ｃ）ろ過膜により前記懸濁液をろ過し、前記ろ過膜上に前記ろ過助剤および前記固形分を含む堆積層を形成し、前記堆積層中において前記ろ過助剤に前記固形分を吸着・捕捉させ、これにより被処理水から前記固体分を分離し、（Ｄ）剥離水を前記堆積層に注いで前記ろ過膜から前記堆積層を剥離させ、これにより前記固形分を捕捉した前記堆積層の剥離物と前記剥離水との混合物を提供し、（Ｅ）前記混合物から前記ろ過助剤を磁気的に分離し、（Ｆ）分離したろ過助剤を前記（Ｂ）工程において懸濁液の作製に再利用する。
【００２３】
上記実施形態の水処理方法は、ボディーフィード法に対応する方法である。上記特定の臨界表面張力γcを有するろ過助剤を被処理水中に分散させ、ろ過助剤に水不溶性の固形分を吸着させ、このろ過助剤／固形分の吸着状態にある被処理水をろ過膜に通水し、ろ過膜上にろ過助剤／固形分の混合物からなる堆積層を形成する。次いで、ろ過膜上の堆積層に向けて剥離水を側方から吹き付けて、堆積層をろ過膜から剥離させ、剥離物に対してさらに剥離水を吹き付けて、剥離物をバラバラに分解した状態とする。次いで、バラバラに分解した剥離物を剥離水とともに固液分離装置から分離槽へ送り、分離槽内で剥離物を粒子状態になるまで撹拌し、水中においてろ過助剤と金属化合物粒子を均一に分散させる。次いで、水中に分散するろ過助剤を磁気吸着手段（電磁石や永久磁石など）に磁気吸着させ、磁気吸着手段にろ過助剤が吸着されている間に、固形分を含む処理水を磁気分離槽から回収貯留槽に排出する。次いで、ろ過助剤の磁気吸着を解除して、ろ過助剤を電磁石から脱落させ、さらに処理水や水道水などを電磁石に吹き付け、電磁石に付着したろ過助剤を洗浄し、回収する。この回収したろ過助剤は、磁気分離槽からろ過助剤供給装置へ送り、ろ過助剤供給装置において懸濁液の作製のために再利用される。
【００２４】
上記実施形態の水処理方法では、ろ過助剤が分離性と耐久性に優れているので、ろ過助剤を繰り返し使用することができる。とくに臨界表面張力γcより大きい表面張力γLをもつ液体に固体（ろ過助剤）は濡らされないので、固体分（SS等の水不溶物質）を含む水からろ過助剤が容易に分離される。このため、分離したろ過助剤を高効率かつ円滑に回収でき、回収したろ過助剤を繰り返し再利用することができる。このため、運転コストやメンテナンスコストを低く抑えることができるという利点がある。
【００２５】
（３）上記（１）又は（２）のいずれかの方法において、ろ過膜が重力の作用する方向に対して直交するろ過面を有することが好ましい。
【００２６】
上記ろ過助剤は、臨界表面張力γcが低いため、ろ面上に保持されにくい。このため、重力の方向と直交する面（すなわち水平面）でないと、ろ面上でろ過助剤が滑り、均一な厚さに積層されにくい場合があるからである。重力の方向と直交するろ面であると、この心配がない。
【００２７】
また、ろ過面を重力の作用する方向に対して直交させると、重力が懸濁液や被処理水に対して最大限に作用し、水分子が膜を透過するろ過作用が促進される。この場合に、懸濁液及び／又は被処理水を大気圧よりも高い圧力に加圧してろ過膜に通水することが好ましい。懸濁液や被処理水を加圧すると、膜を通過する通水速度が大きくなり、ろ過効率がさらに向上する。
【００２８】
ろ過膜として、織った布、不織布、紙、金網（メッシュ）、樹脂網（メッシュ）、多孔質ポリマー膜、多孔質セラミック膜など種々のものを用いることができるが、これらのうち織った布が最も好ましい。織った布（ろ布）として二重織、綾織、平織、朱子織などの布が用いられる。ろ布の材質は、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエステルなどの合成繊維、あるいは木綿や麻などの天然繊維のいずれであってもよい。
【００２９】
ろ過膜の平均孔径は、上記ろ過助剤を通過させない大きさとすることが望ましい。所定レベルの通水量を確保するために、ろ過膜の平均孔径をさらにろ過助剤の平均粒子径の２〜３倍程度まで拡げることができる。ろ過助剤表面を覆っているシリコーン樹脂やフッ素樹脂は疎水性が強いため、ろ過膜の表面でブリッジしやすく、平均粒子径よりも大きい孔径でも十分に積層させることができるからである。
【００３０】
（４）上記（１）乃至（３）のいずれかの方法において、ろ過助剤の平均粒子径が１〜５０μｍの範囲にあることが好ましい。
【００３１】
平均粒子径が１〜５０μｍの範囲にあるろ過助剤を用いると、水中の微細な粒子を吸着・捕捉することができる。平均粒子径が１μｍ未満であると、実効的な処理水量が得られない場合があり、５０μｍを超えると、捕捉したい粒子をとりこぼしてしまう場合があるからである。さらに好ましくは平均粒子径が２〜３５μｍの範囲である。平均粒子径が２μｍ以上では、より実効的な処理水量が得られ、平均粒子径が３５μｍ以下では、捕捉したい粒子をよりきめ細かく吸着・捕捉することができるからである。
【００３２】
ここで、ろ過助剤の平均粒子径は、レーザー回折法により測定した複数の実測値を用いて算出して求めたものである。具体的には、株式会社島津製作所のＳＡＬＤ−ＤＳ２１型測定装置（製品名）を用いてろ過助剤の粒子径を測定することができる。なお、ろ過助剤の平均粒子径は、体積平均粒子径（Mean Volume Diameter）のことである。体積平均粒子径とは、粒子の体積を基準に平均粒子径を算出したものである。
【００３３】
（５）上記（１）乃至（４）のいずれかの方法において、被覆材がシリコーン樹脂またはフッ素樹脂のいずれかを含むことが好ましい。
【００３４】
臨界表面張力γcが22×10−3N/m以下の被覆材としてシリコーン樹脂またはフッ素樹脂を用いることができる。シリコーン樹脂は、オルガノポリシロキサンからなる高分子化合物であり、一液型と二液型の２つがある。例えば信越化学工業株式会社の製品であるＫＥシリーズやＫＲシリーズなどが挙げられる。フッ素樹脂は、樹脂中にフッ素を含む高分子の総称であり、例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)，テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)，テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)，テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体(ETFE)，ポリビニリデンフルオライド(PVDF)，クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体(ECTFE)，ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)，ポリビニルフルオライド(PVF)及びこれらの複合体を含むものである。例えばPTFE の臨界表面張力γcは18×10−3N/m程度である。必要に応じて、これらの樹脂とエポキシ樹脂やポリイミド、ポリアミドなどを共重合させたものを使用し、磁性体粒子との接着性を改善する。なお、これらの樹脂を共重合させた場合でも、樹脂表面にはフッ素樹脂が局在するため、計算上はフッ素樹脂の臨界表面張力を使用しても差し支えない。これらの樹脂の溶液を磁性単体粒子（一次粒子）またはその凝集体（二次粒子）の表面に塗布し、樹脂を硬化（固化）させることによりろ過助剤を作製することができる。
【００３５】
（６）上記（１）乃至（５）のいずれかの方法において、磁性単体粒子がフェライト系化合物からなることが好ましい。
【００３６】
磁性体として、強磁性物質を全般的に用いることができ、例えば鉄、鉄基合金、磁鉄鉱（マグネタイト）、チタン鉄鉱（イルメナイト）、磁硫鉄鉱（ピロータイト）、マグネシアフェライト、マンガンマグネシウムフェライト、マンガン亜鉛フェライト、コバルトフェライト、ニッケルフェライト、ニッケル亜鉛フェライト、バリウムフェライト、銅亜鉛フェライトなどを用いることができる。これらのうち水中での安定性に優れたマグネタイト、マグネシアフェライト、マンガンマグネシウムフェライトなどのフェライト系化合物を用いることが最も好ましい。マグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）は、安価であるだけでなく、水中でも磁性体として安定した性質を示し、毒性のない安全な元素ばかりで構成されているため、水処理に使用するのに適している。
【００３７】
（７）ここに記載する水処理装置は、（ａ）22×10−3N/m以下の臨界表面張力γcを有する被覆材により磁性単体粒子またはその凝集体の一部又は全部が覆われたろ過助剤を供給するろ過助剤供給装置5と、（ｂ）固形分を含む原水を一時的に貯留する原水槽2と、（ｃ）前記ろ過助剤供給装置から供給されるろ過助剤に分散媒を混合し、前記分散媒中に前記ろ過助剤が分散する懸濁液を作製する混合槽6と、（ｄ）内部を上部スペースと下部スペースとに仕切るろ過膜を有し、前記上部スペースが前記ろ過助剤供給装置および前記混合槽にそれぞれ連通する固液分離装置3と、（ｅ）前記混合槽から前記固液分離装置の上部スペースに懸濁液を導入させ、前記ろ過膜で前記懸濁液をろ過させ、前記ろ過膜上に前記ろ過助剤からなるプレコート層を形成するように構成された懸濁液供給ラインL7と、（ｆ）前記原水槽から前記固液分離装置の上部スペースに原水を導入させ、前記原水を前記プレコート層および前記ろ過膜に通過させ、それにより固形分が前記プレコート層のろ過助剤に捕捉され、前記下部スペースにろ液を提供するように構成された原水供給ラインL2と、（ｇ）前記ろ過膜から固形分を捕捉したプレコート層を剥離するための剥離水を前記固液分離装置の上部スペースに供給し、それにより前記剥離水が前記プレコート層を前記ろ過膜から剥離するように構成された剥離水供給ラインL31と、（ｈ）前記固液分離装置の上部スペースから前記剥離水とともに排出される前記プレコート層の剥離物が供給され、該剥離物に含まれる固形分と前記ろ過助剤とを磁気的に分離するように構成された磁気分離槽4と、（ｉ）分離されたろ過助剤を前記磁気分離槽から前記ろ過助剤供給装置へ戻すように構成されたろ過助剤返送ラインL5と、を有することを特徴とする。
【００３８】
上記実施形態の水処理装置は、プレコート法に用いられる装置である。混合槽内においてろ過助剤を分散媒中に分散させ、懸濁液を作製し、この懸濁液を固液分離装置のろ過膜に供給し、ろ過助剤を堆積させ、ろ過膜上に所望のプレコート層を形成する。次いで、原水槽から原水をプレコート層に通水し、固形分（水不溶物質）をろ過助剤に吸着・捕捉させる。次いで、ろ過膜上のプレコート層に向けて剥離水を側方から吹き付けて、プレコート層をろ過膜から剥離させ、剥離物に対してさらに剥離水を吹き付けて、剥離物をバラバラに分解した状態とする。次いで、バラバラに分解した剥離物を剥離水とともに固液分離装置から磁気分離槽へ送り、磁気分離槽内で剥離物を粒子状態になるまで撹拌し、水中においてろ過助剤および固形分を均一に分散させる。次いで、水中に分散するろ過助剤を電磁石などの磁気吸着手段に吸着させ、磁気吸着手段にろ過助剤が吸着されている間に、固形分を含む処理水を磁気分離槽から排出する。次いで、ろ過助剤の磁気吸着を解除して、ろ過助剤を磁気吸着手段から脱落させ、さらに処理水や水道水などを磁気吸着手段に吹き付け、磁気吸着手段に付着したろ過助剤を洗浄し、回収する。回収したろ過助剤は、磁気分離槽4からろ過助剤供給装置5へ送り、ろ過助剤供給装置5および混合槽6において懸濁液の作製のために再利用される。
【００３９】
上記実施形態では、特定の臨界表面張力γcをもつ被覆材で覆われたろ過助剤を用いることにより、簡単な操作を行なうだけでろ過助剤と水中の固形物とを容易に分離することができる。すなわち、ろ過助剤の臨界表面張力γcが低いため、水中で撹拌や超音波などを用いて水中の固形物を固液分離でき、ろ過助剤のみを磁石に吸着させて回収することができる。回収したろ過助剤は繰り返し再利用できるため、運転コストやメンテナンスコストを低く抑えることができる。
【００４０】
（８）上記（７）の装置において、懸濁液供給ラインL7が原水供給ラインL2に接続されていることが好ましい（図２）。
【００４１】
混合槽内でろ過助剤に分散媒を加えて混合し、スラリー状の懸濁液を作製する。このスラリー状の懸濁液は、固形分が多いため、これをラインL7から固液分離装置のろ過膜に直接送ると、ラインL7内にろ過助剤が一部残存する。そこで、懸濁液供給ラインL7を原水供給ラインL2に接続して、ラインL2を流れる原水にラインL7からの懸濁液を合流させることにより、原水を通水する時にライン内に残存したろ過助剤と共に固液分離装置に送られるため、規定のプレコート厚さを得ることができる。
【００４２】
（９）上記（７）又は（８）のいずれかの装置において、固液分離装置の下部スペース32から上部スペース31までの間に設けられ、ろ過膜33を透過した処理水を剥離水として上部スペース31に導入するように構成された第１の処理水利用ラインL31をさらに有することができる（図２）。
【００４３】
上記実施形態によれば、固液分離装置で生産される処理水をラインL31を介して上部スペース31へ送り、プレコート層を剥離するための剥離水として有効利用することができる。なお、ろ過膜を透過した処理水を直ちに使用することはほとんどないので、処理水を一時的に貯留しておく処理水貯留タンクを設け、必要に応じて貯留タンクから固液分離装置の上部スペースに処理水を送るようにすることができる。
【００４４】
（１０）上記（７）乃至（９）のいずれかの装置において、固液分離装置の下部スペース32から磁気分離槽4までの間に設けられ、ろ過膜を透過した処理水を洗浄水として磁気分離槽4に導入するように構成された第２の処理水利用ラインL33をさらに有することができる（図２）。
【００４５】
上記実施形態によれば、固液分離装置で生産される処理水をラインL33を介して磁気分離槽へ送り、ろ過助剤に吸着した固形分を洗い落す洗浄水として有効利用することができる。
【００４６】
（１１）上記（７）乃至（１０）のいずれかの装置において、固液分離装置の下部スペース32から混合槽6までの間に設けられ、ろ過膜を透過した処理水を分散媒として混合槽6に導入するように構成された第３の処理水利用ラインL34をさらに有することができる（図２）。
【００４７】
上記実施形態によれば、固液分離装置で生産される処理水をラインL34を介して混合槽6へ送り、ろ過助剤を分散させる分散媒として有効利用することができる。
【００４８】
（１２）ここに記載する水処理装置は、（Ａ）22×10−3N/m以下の臨界表面張力γcを有する被覆材により磁性単体粒子またはその凝集体の一部又は全部が覆われたろ過助剤を供給するろ過助剤供給装置と、（Ｂ）固形分を含む原水を一時的に貯留するとともに、前記原水に前記ろ過助剤供給装置からのろ過助剤を混合し、前記原水中に前記ろ過助剤が分散する懸濁液を作製する混合原水槽と、（Ｃ）内部を上部スペースと下部スペースとに仕切るろ過膜を有し、前記上部スペースが前記混合原水槽に連通する固液分離装置と、（Ｄ）前記混合原水槽から前記固液分離装置の上部スペースに前記懸濁液を導入させ、前記ろ過膜で前記懸濁液をろ過させ、前記ろ過膜上に前記ろ過助剤および固形分を含む堆積層を形成するように構成された懸濁液供給ラインと、（Ｅ）前記ろ過膜から前記堆積層を剥離するための剥離水を前記固液分離装置の上部スペースに供給し、それにより前記剥離水が前記堆積層を前記ろ過膜から剥離するように構成された剥離水供給ラインと、（Ｆ）前記固液分離装置の上部スペースから前記剥離水とともに排出される前記堆積層の剥離物が供給され、該剥離物に含まれる固形分と前記ろ過助剤とを磁気的に分離するように構成された磁気分離槽と、（Ｇ）分離されたろ過助剤を前記磁気分離槽から前記ろ過助剤供給装置へ戻すように構成されたろ過助剤返送ラインと、分離されたろ過助剤を前記磁気分離槽から前記ろ過助剤供給装置へ戻すように構成されたろ過助剤返送ラインと、を有することを特徴とする。
【００４９】
上記実施形態の水処理装置は、ボディーフィード法に用いられる装置である。混合原水槽内でろ過助剤を原水中に分散させ、ろ過助剤とともに原水をろ過膜に通水し、ろ過膜上にろ過助剤／固形分の混合物からなる堆積層を形成する。次いで、ろ過膜上の堆積層に向けて剥離水を側方から吹き付けて、堆積層をろ過膜から剥離させ、剥離物に対してさらに剥離水を吹き付けて、剥離物をバラバラに分解した状態とする。次いで、バラバラに分解した剥離物を剥離水とともに固液分離装置から分離槽へ送り、分離槽内で剥離物を粒子状態になるまで撹拌し、水中においてろ過助剤と固形分を均一に分散させる。次いで、水中に分散するろ過助剤を磁気吸着手段（電磁石や永久磁石など）に磁気吸着させ、磁気吸着手段にろ過助剤が吸着されている間に、固形分を含む処理水を磁気分離槽から回収貯留槽に排出する。次いで、ろ過助剤の磁気吸着を解除して、ろ過助剤を磁石から脱落させ、さらに処理水や水道水などを磁石に吹き付け、磁石に付着したろ過助剤を洗浄し、回収する。この回収したろ過助剤は、磁気分離槽からろ過助剤供給装置へ送り、ろ過助剤供給装置および混合原水槽において懸濁液の作製のために再利用される。
【００５０】
上記実施形態では、特定の臨界表面張力γcをもつ被覆材で覆われたろ過助剤を用いることにより、簡単な操作を行なうだけでろ過助剤と水中の固形物とを容易に分離することができる。すなわち、ろ過助剤の臨界表面張力γcが低いため、水中で撹拌や超音波などを用いて水中の固形物を固液分離でき、ろ過助剤のみを磁石に吸着させて回収することができる。回収したろ過助剤は繰り返し再利用できるため、運転コストやメンテナンスコストを低く抑えることができる。
【００５１】
（１３）上記（１２）の装置において、固液分離装置の下部スペース32から上部スペース31までの間に設けられ、ろ過膜33を透過した処理水を剥離水として上部スペース31に導入するように構成された第１の処理水利用ラインL31をさらに有することができる（図５）。
【００５２】
上記実施形態によれば、固液分離装置で生産される処理水をラインL31を介して上部スペース31へ送り、プレコート層を剥離するための剥離水として有効利用することができる。
【００５３】
（１４）上記（１２）又は（１３）のいずれかの装置において、固液分離装置の下部スペース32から磁気分離槽4までの間に設けられ、ろ過膜を透過した処理水を洗浄水として磁気分離槽4に導入するように構成された第２の処理水利用ラインL33をさらに有することができる（図５）。
【００５４】
上記実施形態によれば、固液分離装置で生産される処理水をラインL33を介して磁気分離槽へ送り、ろ過助剤に吸着・捕捉された固形分を洗い流す洗浄水として有効利用することができる。
【００５５】
以下、添付の図面を参照して種々の実施の形態をそれぞれ説明する。
【００５６】
本実施形態のろ過助剤を用いる水処理方法にはプレコート法とボディーフィード法の２種類の方法があるが、各方法に用いられる装置は構成が異なるところがあるので、以下それぞれについて述べる。
【００５７】
（第１の実施形態の装置）
先ず図２を参照して第１の実施形態に用いられる水処理装置を説明する。
【００５８】
本実施形態の水処理装置１は、プレコート法に用いられる装置であり、特に被処理水中の水不溶物の濃度が低い場合に有効に用いられる。水処理装置１は、原水槽２、固液分離装置３、磁気分離槽４、ろ過助剤供給装置５、混合槽６、図示しない原水供給源および排水貯留槽を有しており、これらの機器及び装置が複数の配管ラインＬ１〜Ｌ８により互いに接続されている。配管ラインＬ１〜Ｌ８には各種のポンプＰ１〜Ｐ９、バルブＶ１〜Ｖ３、図示しない計測器およびセンサが取り付けられている。これらの計測器およびセンサから図示しない制御器の入力部に検出信号が入り、当該制御器の出力部からポンプＰ１〜Ｐ９およびバルブＶ１〜Ｖ３にそれぞれ制御信号が出され、それらの動作が制御されるようになっている。このように水処理装置１の全体は図示しない制御器によって統括的にコントロールされるようになっている。
【００５９】
原水槽２は、被処理水を撹拌する撹拌スクリュウ２１を有し、図示しない原水供給源からラインＬ１を介して被処理水となる工場排水が導入される。
【００６０】
固液分離装置３は、内部を上部スペース３１と下部スペース３２とに仕切るろ過膜３３を内蔵している。固液分離装置の上部スペース３１は、加圧ポンプＰ１を有する被処理水供給ラインＬ２を介して原水槽２に接続されている。また、上部スペース３１の側部にはポンプＰ５を有する剥離水供給ライン（第１の処理水利用ライン）L31および剥離物排出ラインL4がそれぞれ接続されている。
【００６１】
一方、固液分離装置の下部スペース３２は、３つの三方弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を有する処理水配水ラインL3に接続されている。第１の三方弁Ｖ１のところで被処理水配水ラインL3から上述の剥離水供給ライン（第１の処理水利用ライン）L31が分岐している。第２の三方弁Ｖ２のところで被処理水配水ラインL3からポンプＰ２を有する処理水送水ラインL32が分岐している。第３の三方弁Ｖ３のところで被処理水配水ラインL3から２つのラインL33とL34がそれぞれ分岐している。一方の分岐ライン（第２の処理水利用ライン）L33は、ポンプＰ４を有し、後述する分離槽４に接続されている。他方の分岐ライン（第３の処理水利用ライン）L34は、ポンプＰ５を有し、後述する混合槽６に接続されている。
【００６２】
磁気分離槽４は、剥離物排出ラインL4を通って固液分離装置の上部スペース３１から受け入れた洗浄排出水を撹拌するための撹拌スクリュウ４１を有し、かつ固形物とろ過助剤とに分離するための磁石４２を内蔵している。磁石４２は、一方が塞がれた円筒形のパイプの中にあり、図示しない制御器により上下に移動され、磁場がオンオフ制御される。
【００６３】
磁気分離槽４の上部には、剥離物排出ラインL4の他に、処理水配水ラインL3から分岐する第２の処理水利用ラインL33が接続されており、固液分離装置のフィルタ３３を透過した処理水の一部が磁気分離槽４に供給され、磁気分離槽４において処理水の一部が再利用されるようになっている。一方、磁気分離槽４の下部には濃縮水排出ラインL8およびろ過助剤返送ラインL5がそれぞれ接続されている。濃縮水排出ラインL8は、ポンプＰ９を有し、磁気分離槽４から図示しない貯留槽に水不溶物濃縮水を排出するための配管である。ろ過助剤返送ラインL5は、ポンプＰ６を有し、磁気分離槽４から分離・回収されたろ過助剤をろ過助剤供給装置５に戻すための配管である。
【００６４】
ろ過助剤供給装置５は、図示しないろ過助剤供給源から新たにろ過助剤が補給されるとともに、磁気分離槽４で分離されたろ過助剤が上述のろ過助剤返送ラインL5を通って返送されるようになっている。また、ろ過助剤供給装置５は、ポンプＰ７を有するろ過助剤供給ラインＬ６を介して混合槽６に適量のろ過助剤を供給するようになっている。
【００６５】
混合槽６は、水を撹拌するための撹拌スクリュウ６１を有し、ろ過助剤供給装置５から供給されたろ過助剤に分散媒を添加して撹拌混合し、ろ過助剤を含む懸濁液を作製するようになっている。分散媒として水を使用するのが好ましい。混合槽６の上部には、処理水配水ラインL3から分岐する第３の処理水利用ラインL34が接続され、固液分離装置のフィルタ３３を透過した処理水の一部が混合槽６に供給され、混合槽６において処理水の一部が分散媒として再利用されるようになっている。
【００６６】
また、混合槽６の適所にはポンプＰ８を有する懸濁液供給ラインL7が連通している。懸濁液供給ラインL7は、被処理水供給ラインL2の適所にて接続・合流している。懸濁液供給ラインL7からのスラリー状の懸濁液が被処理水供給ラインL2を流れる原水に添加されるようになっている。なお、懸濁液供給ラインL7には図示しない流量制御弁が取り付けられ、懸濁液の流量が制御器により調整されるようになっている。
【００６７】
（第１実施形態の方法）
次に、図３と図２を参照して上記の装置を用いる第１実施形態の水処理方法を説明する。
【００６８】
プレコート法は、特に被処理水中に含まれる水不溶物の濃度が低い場合に有効である。本実施形態における水不溶性の固形分とは、有機物、無機物を特に問わない。重金属の水酸化物などの難脱水性の粒子であったり、粒子以外の難脱水成分、例えば油などが入っていたりしても、ろ過助剤の構造により、容易にろ過することができる。この場合に被処理水である排水の性状に応じてろ過助剤の被覆材を適切に選択するのが好ましい。
【００６９】
プレコート法においては、先ず、混合槽６内でろ過助剤と分散媒とを混合し、ろ過助剤を含む懸濁液を調整する（工程Ｓ１）。ろ過助剤は、コア部に磁性単体粒子またはその凝集体を有し、さらに磁性コア部を被覆する22×10−3N/m以下の臨界表面張力γcをもつ被覆材を含む。分散媒には主に水を用いるが、水以外に適宜その他の分散媒を用いることができる。懸濁液中のろ過助剤濃度は以下の操作によってプレコート層、すなわちろ過助剤の堆積層を形成できれば特に問わないが、例えば10000〜200000mg/L程度に調整する。
【００７０】
次いで、懸濁液を固液分離装置３のろ過膜３３に通水し、懸濁液中のろ過助剤をろ別して、ろ過膜３３上に残留させ、ろ過助剤が積層してなる粒子堆積層（プレコート層）を形成する（工程Ｓ２）。なお、加圧ポンプＰ１によるろ過膜３３への通水は、所定の圧力で行われる。ここで、ろ面とは、ろ布や金属メッシュ、多孔質セラミック、多孔質ポリマーなどろ過助剤をこの上に積層させるフィルタのようなものである。この中でも、ろ布が好ましく、例えばポリプロピレン、ナイロン、ポリエステルなどの材質で、二重織、綾織、平織、朱子織などで編んだものが用いられる。
【００７１】
ろ面は重力の方向に直交することが好ましい。本実施形態のろ過助剤は、臨界表面張力γcが低いため、ろ面上に保持されにくい。このため、重力と垂直（すなわち地面と平行）でないと、ろ面上でろ過助剤が滑り、均一な積層がされにくい場合がある。重力と垂直なろ面であると、この心配がない。
【００７２】
ろ過膜３３を固液分離装置３の入口を塞ぐように取り付け、固液分離装置の３内における懸濁液の圧力の低下ができるだけ少なくなるようにして、ろ過膜３３による懸濁液のフィルタリングを行なうようにする。具体的には、固液分離装置３の容器壁とろ過膜３３とで周囲を規定される上部スペース３１を小さくし、この小容積の狭いスペース３１に加圧した懸濁液を押し込むことにより、ろ過膜３３による固体（ろ過助剤）と液体との分離が促進される。このとき加圧ポンプＰ１の駆動による圧力と重力との相乗作用により、懸濁液の液体成分はろ過膜３３を速やかに透過し、懸濁液の固体成分（ろ過助剤）はろ過膜３３に捕捉され、その結果、ろ過膜３３上にプレコート層が形成される。なお、プレコート層の厚さは、処理する液の濃度で変わってくるが、概ね０．１〜１０ｍｍ程度である。
【００７３】
次いで、ポンプＰ１の駆動により原水槽２からラインL2を介して固液分離装置３に原水を圧送し、フィルタ３３及びプレコート層に原水を通水する（工程Ｓ３）。このときプレコート層中のろ過助剤により原水中の水不溶性の固形分が吸着・捕捉される。
【００７４】
原水のろ過処理が終了すると、バルブＶ１を切り替え、ポンプＰ３を起動し、ポンプＰ３の駆動によりラインL3→L31を通って固液分離装置の上部スペース３１に処理水の一部又は全部を戻す。この戻される処理水は、プレコート層をフィルタ３３から剥離させる剥離水として用いられる。処理水（剥離水）を上部スペース３１の側方からプレコート層に吹き付けてフィルタ３３からプレコート層を剥離し、この剥離物にさらに処理水を吹き付けて剥離物をバラバラに分解し、ろ過助剤および固形分を分散媒中に分散させる（工程Ｓ４）。
【００７５】
このプレコート層の剥離・分解はフィルタの設置されている容器内で行ってもよいし、他の容器でおこなってもよい。他の容器でプレコート層の剥離・分解を行う場合は、噴射ノズルなどの手段を用いてプレコート層をバラバラの分解物に分解した後に、輸送する。処理水が不足する場合は、ラインL31に他所から水を補給するようにしてもよい。プレコート層の剥離・分解には水を使用することが好ましいが、界面活性剤や有機溶媒を用いてプレコート層を剥離・分解することも可能である。
【００７６】
プレコート層の分解物を含む懸濁液を上部スペース３１からラインL4を通って磁気分離槽４に送り、磁気分離槽４内において撹拌スクリュウ４１によりプレコート層の分解物を撹拌し、該分解物を粒子レベルまでさらに分解し、ろ過助剤および固形分を分散させる。この撹拌を十分に行なうと、懸濁液中においてろ過助剤と固形分がより均一に分散され、ろ過助剤の分離が容易になる。
【００７７】
次いで、プレコート層の剥離・分解後の懸濁液からろ過助剤を磁気分離法を用いて回収する（工程Ｓ５）。磁気分離の方法は、磁気分離槽４の容器中に永久磁石又は電磁石を投入して回収する方法や、磁石で磁化した金網などで回収して、磁場を開放することにより粒子を回収する方法などが挙げられる。具体的には、一方が塞がれた円筒形のパイプの中に永久磁石があり、懸濁液中にてろ過助剤を磁石４２で吸着固定したあとに、磁気分離槽４の容器からラインL8を介して図示しない貯留槽に固形分を含む廃液を排出し、次いで磁石４２の上部に取り付けられたエアシリンダー（図示せず）により磁石４２を引き上げ磁場をＯＦＦにし、磁石４２からろ過助剤を脱落させ、ラインL32を介して容器内に固液分離装置３から処理水の一部を供給し、脱落したろ過助剤に処理水を加えてスラリー状または懸濁液状とし、このスラリー状または懸濁液状のろ過助剤をラインL5を介して分離槽４からろ過助剤供給装置５へ送る。あるいは、磁石４２でろ過助剤を吸着固定したあとに、磁石４２ごとろ過助剤を他の容器に移動させ、他の容器中で磁石４２の引き抜き磁場をＯＦＦにし、磁石４２からろ過助剤を脱落させ、他の容器内でろ過助剤を回収するようにしてもよい。
【００７８】
その後に、回収したろ過助剤をろ過助剤供給装置５からラインL6を介して固液分離装置３の上部スペース３１に供給し、プレコート層の形成に回収ろ過助剤を再使用する。このようにしてろ過助剤を、プレコート層の形成→ろ過→分離→回収→プレコート層の形成のサイクルにおいて繰り返し使用することができる。
【００７９】
なお、本実施形態では、ろ過膜上に予めプレコート層を形成しておき、その後、処理水を通水するので、処理時間とともに、ろ過助剤の表面に吸着する固形物の量が増大する。その結果、特に過剰に吸着した固形物が、ろ過助剤の空隙を埋設してしまうようになるので、通水速度が低下してしまうようになる。
【００８０】
（第２の実施形態の装置）
次に図５を参照して第２の実施形態の水処理方法に用いられる水処理装置１Ａを説明する。なお、本実施形態が上記の実施形態と重複する部分の説明は省略する。
【００８１】
本実施形態の水処理装置１Ａは、ボディーフィード法に用いられ、とくに水中の水不溶物の濃度が高い場合に有効に利用されるものである。本実施形態の装置１Ａが上記第１の実施形態の装置１と異なる点は、装置１Ａでは、混合槽６が無く、原水槽２の代わりに混合原水槽２Ａを設けている。この混合原水槽２Ａは、原水を一時的に貯留して原水の流量を平準化する機能と、ろ過助剤を原水に添加して両者を混合させる混合機能とを兼ね備えている。すなわち、本実施形態の装置１Ａでは、ろ過助剤は、混合槽を経由することなく、ろ過助剤供給装置５からラインＬ６を介して混合原水槽２Ａ内に直接供給されるようになっている。
【００８２】
（第２の実施形態の方法）
次に、図６と図５を参照して上記の装置を用いる第２の水処理方法としてのボディーフィード法を説明する。
【００８３】
本実施形態においても、最初にろ過助剤と分散媒とを混合し懸濁液を調整するが、この場合に使用する分散媒は、混合原水槽２Ａ内に存在する被処理水とする。すなわち、本実施形態では被処理水である原水中にろ過助剤を直接投入して原水から懸濁液を調整する（工程Ｋ１）。懸濁液中のろ過助剤濃度は以下の操作によってろ過層が形成できれば特に問わないが、例えば10000〜200000mg/L程度に調整する。
【００８４】
次いで、懸濁液（被処理水）をろ過膜３３に通水し、懸濁液中のろ過助剤をろ別して、ろ過膜３３上に残留させ、ろ過助剤が積層してなる堆積層を形成する（工程Ｋ２）。なお、ろ過膜３３に対する通水は加圧下で行われる。このとき、堆積層の形成と被処理水のろ過処理とは同時並行して行われる。なお、本実施形態の方法においても、ろ面は水平であるほうが好ましい。
【００８５】
また、ろ過層は、上述のように外力の作用によって形成及び保持されるので、上述したフィルタリングは、例えばろ過膜を所定の容器の容器口を塞ぐようにして配置し、このように配置したろ過膜上にろ過助剤が残留し、配列及び積層されるようにする。この場合、上記容器の壁面からの外力及び上方に位置するろ過助剤の重さに起因した下方に向けての外力（重力）によって、堆積層は形成及び保持されることになる。
【００８６】
上述のようにして被処理水中の水不溶物を除去した後は、ろ過層を分散媒中に分散させ、ろ過層をろ過助剤に分解するとともに、ろ過助剤を洗浄する（工程Ｋ３）。この洗浄はろ過膜３３の設置されている容器内で行ってもよく、他の容器で行ってもよい。他の容器で行う場合は、洗浄などの手段を用いて堆積層をろ過助剤に分解した後、輸送する。洗浄には水を使用するが、界面活性剤や有機溶媒を用いて洗浄することも可能である。
【００８７】
次いで、洗浄後のろ過助剤を磁気分離法を用いて回収する（工程Ｋ４）。磁気分離法に用いる手段は特に問わないが、容器中に永久磁石又は電磁石を投入して回収する方法や、磁石で磁化した金網などで回収して、磁場を開放することにより粒子を回収する方法などが挙げられる。
【００８８】
なお、本実施形態の水処理方法では、堆積層を構成するろ過助剤は、被処理水すなわちこの水を利用して調整した懸濁液中に含まれているので、除去すべき水不溶性の固形分を含む被処理水（懸濁液）とともに、常にろ過助剤が供給されることになる。
【００８９】
したがって、特に被処理水（懸濁液）中の固形分の量が多い場合においても、水不溶物の供給とろ過助剤の供給とは同時に行われることになるので、上述の第１の実施形態のように、過剰に吸着した水不溶物が、ろ過助剤の空隙を埋設してしまうことがない。このため、長時間ろ過速度を維持することができる。結果として、上述したように、第２の実施形態の水処理方法は、被処理水中の水不溶物濃度が高い場合に有効である。
【００９０】
上記の実施形態によれば、ろ過助剤の再利用が容易であり、薬品を投入しなくても微細な水中の固形物を除去することができる。
【実施例】
【００９１】
以下に種々の実施例と比較例を説明する。
【００９２】
（ろ過助剤の準備）
（ろ過助剤Ａ）
マンガンマグネシウムフェライト粒子表面に無水マレイン酸とジアミノジフェニルメタンの反応物からなるポリアミドイミド２％とフッ化エチレンとフッ化ポリプロピレンの共重合体１０％からなる樹脂分散液を用いて、ヘンシェルミキサー内で高速混合するフェライト粒子に噴霧することにより表面に塗布し、これを200℃で１時間硬化させることにより、フェライト表面にフッ素樹脂をコーティングしたろ過助剤を準備した。（球状、平均粒子径３５μｍ）フッ素樹脂の臨界表面張力γcは、18.5×10-3N/mであった。
【００９３】
（ろ過助剤Ｂ）
ろ過助剤Ａと同様に、マンガンマグネシウムフェライト粒子表面にフッ素樹脂をコーティングしたろ過助剤を準備した。（球状、平均粒子径５０μｍ）
（ろ過助剤Ｃ）
ろ過助剤Ａと同様に、マンガンマグネシウムフェライト粒子表面にフッ素樹脂をコーティングしたろ過助剤を準備した。（不定形、平均粒子径２μｍ）
（ろ過助剤Ｄ）
ろ過助剤Ａと同様に、マンガンマグネシウムフェライト粒子表面に、東レダウコーニング社製シリコーン樹脂（ＳＲ−２４４１）をコーティングしたろ過助剤を準備した。（不定形、平均粒子径３５μｍ）シリコーン樹脂の臨界表面張力γcは、22×10-3N/mであった。
【００９４】
比較例として、以下のろ過助剤を準備した。
【００９５】
（ろ過助剤Ｅ）
平均粒子径３５μｍのマンガンマグネシウムフェライト粒子を準備した。
【００９６】
（ろ過助剤Ｆ）
ろ過助剤Ａと同様に、マンガンマグネシウムフェライト粒子表面にフッ素樹脂をコーティングしたろ過助剤を準備した。（球状、平均粒子径１４μｍ）
（ろ過助剤Ｇ）
モル比を、マンガン４０％，マグネシウム１０％，鉄５０％に調整した金属酸化物混合物を準備した。これを水中に分散し、ポリビニルアルコールをバインダーとして、200℃のスプレードライで平均粒子径４０μｍの造粒体を作製した。この造粒体を1200℃で焼結して、ポーラス状のマンガンマグネシウムフェライトを得た。ろ過助剤Ａと同様に、この粒子表面にフッ素樹脂をコーティングしたろ過助剤を準備した。（球状、平均粒子径４０μｍ）
（ろ過助剤Ｈ）
ろ過助剤Ａと同様に、マンガンマグネシウムフェライト粒子表面にフッ素樹脂をコーティングしたろ過助剤を準備した。（球状、平均粒子径８５μｍ）
（水処理装置）
（実施例１）
図２に概略を示す装置を作製した。固形物を含有する被処理水を原水槽２に供給し、一時的に槽に受ける。ここで混合機により混ぜることにより、処理水の時間変動を平均化する。また、ろ過助剤供給装置５から混合槽６へろ過助剤が送られ、一部再利用する処理水と混合してろ過助剤スラリーが作られる。このろ過助剤スラリーを先に固液分離装置３に送り、ろ過膜３３上にろ過助剤の膜を形成する。この実施例では、ろ過膜として織り布からなるろ布を用いた。その後、被処理液を圧力下で固液分離装置３に供給し、あらかじめ形成しておいたろ過助剤の膜で固液分離（ろ過）を行う。ろ過液（処理液）は固形物の除去されたものであり、必要な処理をして排水してもよいが、固液分離装置３の洗浄水や磁気分離槽４の磁石の洗浄水、混合槽６のろ過助剤スラリー作製時の液体としても使用可能である。被処理水のろ過が終了すると、固液分離装置３内のろ過膜３３に、ろ過助剤と水中の固形分の堆積物（ケーキ）が存在する。これをろ過膜３３から剥離するため、ろ過膜３３の側方から剥離水を吹き付けて堆積物（ケーキ）を剥離・分解し、固液分離装置３から磁気分離槽４へ排出する。磁気分離槽４は撹拌機構４１と電磁石（磁気分離機構）４２を備えており、混合撹拌しながらろ過助剤と固形物を分離し、ろ過助剤のみを磁石４２で回収して分離する。ろ過助剤を回収した液は、高濃度の固形物を含有する濃縮水として回収され、供給された洗浄水で洗われろ過助剤供給装置５へ返送される。このようにして返送されたろ過助剤は、再び混合槽６に供給され、プレコート層を形成するための懸濁液の作製に再利用される。
【００９７】
被処理水として、ベントナイト200mg／Lを含有する模擬排水を準備した。これを原水槽２に供給して混合した。またろ過助剤Ａが充填されたろ過助剤供給装置５から混合槽６にろ過助剤を供給して水を混合し、ろ過助剤スラリーを作製した。これを固液分離装置３に供給し、ろ過膜３３上に平均１ｍｍの厚さのプレコート層を作製した。この後、原水槽２から固液分離装置３に被処理水を供給し、ろ過処理を行ったところ、ろ過水（処理水）中のベントナイトの９０％が除去されていることが確認できた。ろ過処理後、固液分離装置３のろ過膜３３の側方から剥離水を吹き付け、プレコート層をろ過膜３３から剥離し、その剥離物を磁気分離槽４に排出した。磁気分離槽４内の撹拌機４１を作動させ、ろ過助剤とベントナイトを分離したあと、磁石４２を動作させてろ過助剤のみを分離し、液体を排出してベントナイト濃縮液を得た。濃縮液を分析したところ、ろ過したベントナイトのほぼ９９％以上が脱離して回収されていた。その後、磁石の磁場を解除し、洗浄水を供給してろ過助剤スラリーにしたあと、ろ過助剤供給装置４に返送した。回収したろ過助剤を混合槽６に供給し、上記と同様の操作を行ったが、回収ろ過助剤は問題なく再利用できた。
【００９８】
（実施例２）
実施例１と同じ装置を用い、ろ過助剤Ａの代わりにろ過助剤Ｂを用いたこと以外は同様に試験をおこなった。ベントナイトの除去率は８８％であった。実施例１と比較して固液分離装置の通水速度が１．５倍となったが問題なく運転でき、ベントナイトの回収率は９９％以上であった。
【００９９】
（実施例３）
実施例１と同じ装置を用い、ろ過助剤Ａの代わりにろ過助剤Ｃを用いたこと以外は同様に試験をおこなった。ベントナイトの除去率は９９％以上であった。実施例１と比較して固液分離装置の通水速度がほぼ１／４となったが問題なく運転でき、ベントナイトの回収率は９９％以上であった。
【０１００】
（実施例４）
実施例１と同じ装置を用い、ろ過助剤Ａの代わりにろ過助剤Ｄを用いたこと以外は同様に試験をおこなった。ベントナイトの除去率は９０％であった。実施例１と比較して固液分離装置の通水速度はほぼ同じであり、ベントナイトの回収率は９１％であった。
【０１０１】
（実施例５）
実施例１と同じ装置を用い、ろ過助剤Ａの代わりにろ過助剤Ｆを用いたこと以外は同様に試験をおこなった。ベントナイトの除去率は約１００％であった。実施例１と比較して固液分離装置の通水速度はほぼ同じであり、ベントナイトの回収率は９６％であった。
【０１０２】
（実施例６）
実施例１と同じ装置を用い、ろ過助剤Ａの代わりにろ過助剤Ｇを用いたこと以外は同様に試験をおこなった。ベントナイトの除去率は９８％であった。実施例１と比較して固液分離装置の通水速度は１．５倍となり、ベントナイトの回収率は９０％であった。
【０１０３】
（比較例１）
実施例１と同じ装置を用い、ろ過助剤Ａの代わりにろ過助剤Ｄを用いたこと以外は同様に試験をおこなった。ベントナイトの除去率は９０％であった。実施例１と比較して固液分離装置の通水速度は約８０％であったが、ベントナイトの回収率は２５％であった。
【０１０４】
（実施例７）
図５に概略を示す装置を作製した。固形物を含有する被処理水を混合原水槽２Ａに供給し、一時的に混合原水槽２Ａに受ける。また、ろ過助剤供給装置５からもろ過助剤が混合原水槽２Ａに供給され、ベントナイトとろ過助剤の混合スラリーが作られる。このろ過助剤スラリーを先に固液分離装置３に送ると、ろ過膜３３上にろ過助剤とベントナイトからなる堆積層が形成される。この堆積層においてベントナイトはろ過助剤に捕捉されている。
【０１０５】
ろ過液（処理水）はベントナイトの除去された液であるため適切な処理をして排水するようにしてもよいが、固液分離装置３の剥離水や磁気分離槽４の洗浄水としても使用可能である。被処理水のろ過が終了すると、固液分離装置３内のろ過膜３３に、ろ過助剤と析出したベントナイトの堆積層（ケーキ）が存在する。これをろ過膜３３から剥離するため、ろ過膜３３の側方から剥離水を吹き付けて堆積層（ケーキ）を剥離し、その剥離物を磁気分離槽４へ排出する。磁気分離槽４は撹拌機構４１と磁石４２（磁気分離機構）を備えており、混合撹拌しながらろ過助剤とベントナイトとを分離し、ろ過助剤のみを磁石４２で吸着回収する。ろ過助剤を回収した液は、高濃度のベントナイトを含有する濃縮水として回収され、供給された洗浄水で洗われろ過助剤供給装置５へ返送される。回収したろ過助剤を混合槽６に供給し、上記と同様の操作を行ったが、回収ろ過助剤は問題なく再利用できた。
【０１０６】
被処理水としてベントナイト200mg/Lを含有する模擬排水を準備した。これを混合原水槽２Ａに供給して混合した。また、ろ過助剤Ａが充填されたろ過助剤供給装置５から混合原水槽２Ａにろ過助剤を2000mg/Lとなるよう供給し、ろ過助剤とベントナイトのスラリーを作製した。これを固液分離装置３に供給し、ろ過膜３３上でろ過を行ったところ、ろ過水（処理水）中のベントナイトの９７％が回収されていることを確認できた。ろ過処理後、固液分離装置３のろ過膜３３の側方から剥離水を吹き付け、ろ過膜３３上に形成されている堆積層を剥離し、その剥離物を磁気分離槽４へ排出した。磁気分離槽４内の撹拌機４１を作動させ、ろ過助剤とベントナイトを分離したあと、磁石４２を作動させ、ろ過助剤のみを吸着分離回収し、その残留物としてベントナイト濃縮液を得た。濃縮液を分析したところ、ほぼ全量のベントナイトが脱離していることを確認した。その後、磁石の磁場を解除し、洗浄水を供給してろ過助剤スラリーにしたあと、ろ過助剤供給装置５に返送した。回収したろ過助剤を混合槽６に供給し、上記と同様の操作を行ったが、回収ろ過助剤は問題なく再利用できた。
【０１０７】
（実施例８）
実施例１と同じ装置を用い、ろ過助剤Ａの代わりにろ過助剤Ｈを、ベントナイトの代わりに平均粒子径50μｍのセルロース粒子及びこれと同量のギアオイル用いたこと以外は同様に試験をおこなった。セルロールの除去率は１００％であった。また、セルロースの回収率は９０％であった。
【０１０８】
（比較例２）
実施例８と同じ装置を用い、ろ過助剤Ｈの代わりにろ過助剤Ｅを用いたこと以外は同様に試験をおこなった。セルロールの除去率は１００％であったが、磁性体からセルロースを分離することができず、セルロースを回収できなかった。
【符号の説明】
【０１０９】
１，１Ａ…水処理装置、２…原水槽、２Ａ…混合原水槽、
３…固液分離装置、３１…上部スペース、３２…下部スペース、３３…ろ過膜、
４…磁気分離槽、５…ろ過助剤供給装置、６…混合槽、
１０…一次粒子、１１…磁性体粒子、１２…被覆材（ポリマー）、
１３…二次凝集体（ろ過助剤、一次粒子の凝集体）、
Ｐ１〜Ｐ９…ポンプ、Ｖ１〜Ｖ３…バルブ、
Ｌ２…被処理水供給ライン、Ｌ３…処理水ライン、Ｌ３１…剥離水供給ライン（第１の処理水利用ライン）、Ｌ３２…処理水搬出ライン、Ｌ３３…第２の処理水利用ライン、Ｌ３４…第３の処理水利用ライン、
Ｌ４…洗浄排出水ライン、Ｌ５…ろ過助剤返送ライン、Ｌ６…ろ過助剤供給ライン、Ｌ７…混合ライン、Ｌ８…回収成分濃縮水排出ライン。
【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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【図６】
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