(57)【要約】【課題】磁気分離槽を大型化することなく、かつフィルタに目詰まりを生じることなく、水中の磁性吸着剤およびろ過助剤をそれぞれ分離し回収し再利用することができる水処理方法を提供する。【解決手段】フィルタの最頻の細孔径をＡ、ろ過助剤の体積換算平均粒子径をＢ、プレコート層を構成するろ過助剤の粒子間隔をＣとするときに、フィルタおよびろ過助剤がＡ≦Ｃ、2≦Ｂ≦50μｍおよび0.2≦Ｃ≦15μｍの関係をそれぞれ満たし、かつ、フィルタは平面状で水平なろ面を有し、かつ、ろ過助剤は非磁性の無機粒子を含む。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）原水に磁性吸着剤を添加し、原水中に含まれる異物を前記磁性吸着剤に吸着させ、
（ｂ）前記磁性吸着剤から吸着した異物を脱離させ、
（ｃ）脱離した異物を含む水から前記磁性吸着剤を磁気的に分離し、
（ｄ）分離した前記磁性吸着剤に水を加え、所望濃度の磁性吸着剤を含む被処理水を作製し、
（ｅ）一方、非磁性の無機粒子を含むろ過助剤を準備し、および、ろ面が実質的に水平になるように配置された平面状のフィルタを有する固液分離装置を準備し、
（ｆ）前記ろ過助剤に分散媒を添加して撹拌混合し、これにより前記ろ過助剤を含む懸濁液を作製し、
（ｇ）前記懸濁液を前記固液分離装置に圧送し、該懸濁液を前記フィルタによりろ過し、前記ろ過助剤を前記フィルタ上に堆積させ、これにより前記フィルタ上に前記ろ過助剤のプレコート層を形成する、この場合に、前記フィルタの最頻の細孔径をＡ、前記ろ過助剤の体積換算平均粒子径をＢ、前記プレコート層を構成するろ過助剤の粒子間隔をＣとするときに、前記フィルタおよびろ過助剤がＡ≦Ｃ、２≦Ｂ≦５０μｍおよび０．２≦Ｃ≦１５μｍの関係をそれぞれ満たし、
（ｈ）前記工程（ｄ）で作製した被処理水を前記プレコート層および前記フィルタに通水し、該被処理水から磁性吸着剤を固液分離し、前記プレコート層の上に磁性吸着剤を堆積させ、これにより前記フィルタ上にろ過助剤および磁性吸着剤が積層する堆積二重層を形成し、
（ｉ）前記堆積二重層に剥離水を吹き付け、前記堆積二重層を前記フィルタ上から剥離させ、これにより磁性吸着剤、ろ過助剤および剥離水を含む剥離物液を提供し、
（ｊ）一方、前記磁性吸着剤を吸着するための磁化部材を有する磁気分離槽を準備し、
（ｋ）前記固液分離装置から前記磁気分離槽へ前記剥離物液を供給し、前記磁気分離槽内で剥離物液を撹拌混合し、剥離物液に含まれる磁性吸着剤を前記磁化部材に吸着させ、磁性吸着剤を前記磁化部材に吸着させている間に、前記磁気分離槽内からろ過助剤を含むろ過助剤含有液を排出し、これにより前記剥離物液中のろ過助剤と磁性吸着剤とが磁気的に分離され、
（ｌ）前記工程（ｋ）で排出されるろ過助剤含有液を前記工程（ｅ）において再利用し、
（ｍ）前記磁化部材による磁性吸着剤の吸着を解除し、脱離した磁性吸着剤に分散媒を加えて磁性吸着剤含有液を作製し、前記磁性吸着剤含有液を前記磁気分離槽から排出し、
（ｎ）前記工程（ｍ）で排出される磁性吸着剤含有液を前記工程（ａ）において再利用する、
ことを特徴とする水処理方法。
【請求項２】
前記ろ過助剤の粒子間隔Ｃの分布において、最頻の粒子間隔Ｃｐより小さい細孔径の分布幅DSのほうが最頻の細孔径Ｃｐより大きい細孔径の分布幅DLよりも広いことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記プレコート層を構成するろ過助剤の粒子間隔Ｃの分布において、最頻の粒子間隔をＣ１、累積分布が９０％の粒子間隔をＣ２、累積分布が１０％の粒子間隔をＣ３としたときに、ｌｏｇＣ２−ｌｏｇＣ１ ＜ ｌｏｇＣ１−ｌｏｇＣ３の関係を満たすことを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項記載の方法。
【請求項４】
前記ろ過助剤が、カルシウムまたはケイ素を含む無機化合物の粒子からな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】
前記フィルタが糸を織った織物でできた布からなる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】
前記フィルタが多孔の高分子膜からなる精密ろ過膜である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７】
前記工程（ｄ）において、被処理水に前処理剤を添加することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の方法。
【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、排水を浄化処理するための水処理用吸着剤（磁性の無機粒子）とろ過助剤（非磁性の無機粒子）とを分離して再利用する水処理方法に関する。
【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がある。これらの水処理方法を用いて、排水中に含まれる有価物の回収をおこなうことがなされている。これらの他に、排水から有価物を回収する方法として、吸着剤として磁性粒子を用いる磁気分離法がある。例えば有価物として排水中の金属を回収する磁気分離法では、排水にアルカリ剤を添加して水中の金属イオンを固体析出させ、磁性粒子を添加して水中の析出金属粒子を磁性粒子に吸着させ、金属粒子を吸着した磁性粒子を排水から固液分離し、分離物中の磁性粒子から金属粒子を脱離させ、脱離した金属粒子と磁性粒子とを磁気的に分離し、分離した金属粒子を有価物として回収するとともに、分離した磁性粒子を再利用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１４１０１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の水処理方法においては、磁気分離槽内において磁石の磁力の及ぶ範囲が狭いスペースのみに限定されるため、実際に処理できる排水の量が少なく、処理効率が低いという問題点がある。この問題点を解決するために磁石の容量を大きくするか、または磁石の数を増やしたりすると、装置が大型化して設備投資コストが高騰するばかりでなく、多数の磁石を槽内に出し入れする際に、磁石同士が接触や衝突するおそれがあり、安全衛生上の観点からも問題がある。
【０００５】
また、従来の他の方法として例えばろ過法や凝集沈殿法を用いることも考えられる。しかし、前者では、細かい粒子をフィルタでろ過すると、フィルタが目詰まりしやすい。また、後者では、凝集剤によって回収物の純度が低下しやすいという問題がある。
【０００６】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、磁気分離槽を大型化することなく、かつフィルタに目詰まりを生じることなく、水中の磁性吸着剤およびろ過助剤をそれぞれ分離し回収し再利用することができる水処理方法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】
ここに記載する実施の形態に係る水処理方法は、（ａ）原水に磁性吸着剤を添加し、原水中に含まれる異物を前記磁性吸着剤に吸着させ、（ｂ）前記磁性吸着剤から吸着した異物を脱離させ、（ｃ）脱離した異物を含む水から前記磁性吸着剤を磁気的に分離し、（ｄ）分離した前記磁性吸着剤に水を加え、所望濃度の磁性吸着剤を含む被処理水を作製し、（ｅ）一方、非磁性の無機粒子を含むろ過助剤を準備し、および、ろ面が実質的に水平になるように配置された平面状のフィルタを有する固液分離装置を準備し、（ｆ）前記ろ過助剤に分散媒を添加して撹拌混合し、これにより前記ろ過助剤を含む懸濁液を作製し、（ｇ）前記懸濁液を前記固液分離装置に圧送し、該懸濁液を前記フィルタによりろ過し、前記ろ過助剤を前記フィルタ上に堆積させ、これにより前記フィルタ上に前記ろ過助剤のプレコート層を形成する、この場合に、前記フィルタの最頻の細孔径をＡ、前記ろ過助剤の体積換算平均粒子径をＢ、前記プレコート層を構成するろ過助剤の粒子間隔をＣとするときに、前記フィルタおよびろ過助剤がＡ≦Ｃ、２≦Ｂ≦５０μｍおよび０．２≦Ｃ≦１５μｍの関係をそれぞれ満たし、（ｈ）前記工程（ｄ）で作製した被処理水を前記プレコート層および前記フィルタに通水し、該被処理水から磁性吸着剤を固液分離し、前記プレコート層の上に磁性吸着剤を堆積させ、これにより前記フィルタ上にろ過助剤および磁性吸着剤が積層する堆積二重層を形成し、（ｉ）前記堆積二重層に剥離水を吹き付け、前記堆積二重層を前記フィルタ上から剥離させ、これにより磁性吸着剤、ろ過助剤および剥離水を含む剥離物液を提供し、（ｊ）一方、前記磁性吸着剤を吸着するための磁化部材を有する磁気分離槽を準備し、（ｋ）前記固液分離装置から前記磁気分離槽へ前記剥離物液を供給し、前記磁気分離槽内で剥離物液を撹拌混合し、剥離物液に含まれる磁性吸着剤を前記磁化部材に吸着させ、磁性吸着剤を前記磁化部材に吸着させている間に、前記磁気分離槽内からろ過助剤を含むろ過助剤含有液を排出し、これにより前記剥離物液中のろ過助剤と磁性吸着剤とが磁気的に分離され、（ｌ）前記工程（ｋ）で排出されるろ過助剤含有液を前記工程（ｅ）において再利用し、（ｍ）前記磁化部材による磁性吸着剤の吸着を解除し、脱離した磁性吸着剤に分散媒を加えて磁性吸着剤含有液を作製し、前記磁性吸着剤含有液を前記磁気分離槽から排出し、（ｎ）前記工程（ｍ）で排出される磁性吸着剤含有液を前記工程（ａ）において再利用することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態の水処理方法に用いられる装置の概要を示す構成ブロック図。
【図２】（ａ）は被覆材で被覆された磁性吸着剤（磁性一次粒子）を示す断面模式図、（ｂ）は多数の磁性礎粒子が凝集した磁性吸着剤（凝集二次粒子）を示す断面模式図。
【図３】実施形態に係る水処理方法を示すフローチャート。
【図４】（ａ）〜（ｅ）は実施形態に係る水処理方法を示す工程図。
【図５】フィルタ上のろ過助剤/磁性吸着剤の堆積二重層を示す拡大断面模式図。
【図６】フィルタの細孔径の分布の一例を示す特性線図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に上記の課題を解決するための種々の実施の形態を説明する。
【００１０】
ここに記載する実施の形態の方法では、非磁性の無機粒子をろ過助剤に用いるプレコート法を利用するものであり、非磁性無機粒子のプレコート層をフィルタ上に形成し、フィルタ上のプレコート層に被処理水を通水し、プレコート層の上に磁性吸着剤（水処理用の磁性無機粒子）を堆積させ、ろ過助剤／磁性吸着剤の堆積二重層をフィルタ上から剥離し、剥離物中の磁性吸着剤とろ過助剤とを磁気分離することにより、磁性吸着剤およびろ過助剤を効率よく分離回収できるようにしている。つまり、プレコート法を利用することで磁性吸着剤を高濃度に分離回収し、これに続く磁気分離工程で使用する磁気分離槽が小型でコンパクトなものとなる。
【００１１】
ここに記載する実施の形態の方法では、フィルタ上にプレコート層を形成する際に、フィルタの最頻の細孔径をＡ、ろ過助剤の体積換算平均粒子径をＢ、プレコート層を構成するろ過助剤の粒子間隔をＣとするときに、下式（１）〜（３）の関係をそれぞれ満たすようにフィルタおよびろ過助剤をそれぞれ構成している。
【００１２】
Ａ≦Ｃ、                        …（１）
２≦Ｂ≦５０μｍ              …（２）
０．２≦Ｃ≦１５μｍ                …（３）
ここでいうフィルタの細孔径Ａは、例えば金属メッシュの篩のように既知の数値であれば良いが、不明な場合は水銀圧入法により測定する。この水銀圧力法は、水銀の表面張力が大きいことを利用して粉体の細孔に水銀を浸入させるために圧力を加え、圧力と圧入された水銀量から比表面積や細孔分布を求める方法である。
【００１３】
フィルタの細孔径は、例えば島津製作所製の自動ポロシメータオートポアＩＶ９５００シリーズを用いて求めることができる。この時のフィルタの細孔径は最頻の細孔径Ａを用いる。この最頻の細孔径Ａは、横軸にフィルタの細孔径（μｍ）をとり、縦軸にフィルタの細孔体積（ｍｌ/ｇ）として細孔のなかに圧入された積算水銀量の微分値をプロットした図６の特性線図を用いて求めることができる。図中において孔径分布ＦのピークＰｆのところの孔径が最頻の細孔径Ａになる。
【００１４】
また、ここでいうろ過助剤の粒子の相互間隔Ｃは、例えば島津製作所製の自動ポロシメータオートポアＩＶ９５００シリーズを用いて求めることができる。ポロシメーターでは、粒子と粒子の間隙を孔と見立て、この孔に水銀が侵入する圧力から粒子相互間隔Ｃを求める。ポロシメーターの測定は圧力下でおこなうため、この値とフィルタ上に堆積したろ過助剤のプレコート層の孔径Ｃはほぼ一致する。この時に得られる細孔分布の最頻値を粒子間の代表孔径Ｃと定義する。但し、ろ過助剤がポーラス構造であると、細孔のなかに水銀が侵入したときのピークも得られるため、ポーラス構造の細孔径と粒子間の孔径との２つのピークが得られるが、この場合、孔径の大きいピークが粒子間の孔径と定義することができる。また、このプレコート層の代表孔径Ｃは、フィルタの細孔径Ａと同様に最頻値とする。
【００１５】
ここに記載する実施の形態では、ろ過助剤の体積換算平均粒子径Ｂ、すなわち図２に示す粒子50の粒子径d1を2〜50μｍの範囲とする。体積換算平均粒子径Ｂが2μｍ未満になると、粒子50が緻密に凝集しすぎ、粒子間の相互間隔Ｃが小さくなりすぎ、実効的な通水量が得られにくくなる。ここで、ろ過助剤の体積換算平均粒子径Ｂが2μｍ未満になると、ろ過助剤がフィルタ上に堆積しないか、またはフィルタ上に堆積したとしてもろ過処理の初期においてろ過助剤の粒子がフィルタの細孔を通り抜けてしまう初期リークを生じる。
【００１６】
一方、体積換算平均粒子径Ｂが50μｍを超えると、フィルタ上で粒子55が粗く凝集して粒子55の相互間隔Ｃが大きくなりすぎ、微細な磁性粒子50を通過させやすくなり、ろ過助剤としての機能を十分に発揮できない。また、ろ過助剤の体積換算平均粒子径Ｂが50μｍを超えると、水中での粒子の分散性が悪くなり、フィルタ上にろ過助剤が均一に堆積しなくなり、表面が凸凹した不均一なプレコート層が形成されやすい。また、平均粒子径Ｂが50μｍを超える過大な粒子は、ろ過助剤の粒子間を磁性粒子が通り抜けるおそれがあり、実効的なフィルタ効果が得られない場合がある。
【００１７】
さらに、ろ過助剤の体積換算平均粒子径Ｂを10〜25μｍの範囲とすることがより好ましい。体積換算平均粒子径Ｂを25μｍ以下にすると、磁性粒子55の除去効率がさらに高まる。一方、体積換算平均粒子径Ｂを10μｍ以上にすると、通水量がさらに増加して処理効率が向上する。このように体積換算平均粒子径Ｂが10〜25μｍのろ過助剤は、磁性吸着剤粒子の除去効率と通水量とのバランスが良い。
【００１８】
（ろ過助剤）
ここに記載する実施の形態では、凝集剤を使用することなく磁性吸着剤（磁性無機粒子）を分離回収できるようにするために、プレコート層形成材料となるろ過助剤を設計している。すなわち、ろ過助剤として分散性、脱離性、疎水性、剥離性、形状安定性、水不溶性、非磁性などの諸性能や特性を有する無機粒子を採用している。
【００１９】
以下、ろ過助剤に要求される種々の性能や特性をそれぞれ説明する。
【００２０】
分散性は、無機粒子（ろ過助剤）の懸濁液を作製する際に必要な性能である。水のような溶媒に無機粒子を添加して撹拌したときに、無機粒子が溶媒中に迅速かつ均一に分散することが好ましい。無機粒子が分散性に優れていると、短時間の撹拌により粒子濃度の偏りのない均一な懸濁液を得ることができる。
【００２１】
脱離性は、磁性吸着剤/ろ過助剤の混合液からろ過助剤を分離する際に必要な性能である。ろ過助剤（非磁性無機粒子）が磁性吸着剤（磁性無機粒子）に吸着した状態にあると、吸着したろ過助剤を磁性吸着剤から分離するときに少なからずエネルギが必要になるからである。このため、ろ過助剤は、磁性吸着剤に対して脱離性を有することが好ましく、換言すれば、磁性吸着剤に対して吸着性をほとんど有していないことが好ましい。
【００２２】
疎水性は、ろ過助剤を被処理水から分離しやすくするため、および、ろ過助剤プレコート層の上に磁性吸着剤を堆積させやすくするために必要な特性である。ろ過助剤の表面の全部が疎水性である必要はないが、ろ過助剤の表面の少なくとも一部が疎水性であると、ろ過助剤を被処理水から分離するのが容易になる。また、ろ過助剤の疎水性が強くなるに従って、より小さい粒径の磁性吸着剤をろ過助剤プレコート層の上に堆積させることが可能になる。強い疎水性のろ過助剤（無機粒子）が隣り合うと、磁性粒子が無機粒子の相互間隙を通り抜け難くなり、磁性粒子が粒径の小さい微粒子であっても無機粒子の表面において磁性粒子がブリッジすることがあるからである。例えば最頻の相互間隔Ｃより小さい粒径の磁性粒子であっても、磁性粒子がブリッジを形成することにより磁性粒子が無機粒子プレコート層の上に堆積することができる。
【００２３】
剥離性は、ろ過助剤プレコート層をフィルタ上から剥離させるために必要な特性である。この剥離性は、ろ過助剤において上述の疎水性と関連性のある特性である。ろ過助剤の剥離性が優れていると、剥離水の使用量を低減できるというメリットがある。
【００２４】
形状安定性は、ろ過助剤を分離・回収して繰り返し再使用するために必要な特性である。ろ過助剤は、形状安定性に優れていると、経年劣化が少なく、プレコート層形成材料として再現性良く長期間にわたり使用することができる。
【００２５】
水不溶性は、フィルタ上にろ過助剤のプレコート層を均一な厚さに形成するために水に必要な性質である。このため、水に不溶なカルシウム塩化合物またはケイ酸塩化合物をろ過助剤に用いることが好ましい。
【００２６】
非磁性は、混合液中の磁性吸着剤からろ過助剤を磁気的に分離する際に必要な特性である。磁気分離工程において、磁性吸着剤のみが磁石に吸着され、非磁性のろ過助剤が混合液中に残留することにより、ろ過助剤が磁性吸着剤から磁気的に分離される。
【００２７】
ろ過助剤は、カルシウムを含む無機化合物の粒子からなるか、又はケイ素を含む無機化合物の粒子からなることが好ましい。これらの無機化合物は、比重が小さく、分離回収対象である磁性粒子（金属又は金属酸化物の粒子）との間の比重差が大きいため、重力の作用により磁性粒子から分離しやすいからである。また、ろ過助剤を水に不溶なカルシウム塩化合物またはケイ酸塩化合物とすることができる。
【００２８】
カルシウム含有ろ過助剤としては、天然鉱石または精製されたカルシウム化合物の単体であってもよい。天然鉱石としては、例えば、アラゴナイト、ウレキサイト、メリライト、オンファサイト、ウバロバイト、灰重石、ベロブスカイト、ヘデンバージャイト、ゾイサイト、魚眼石、ドロマイト、クリード石、ピーモンタイト、スパー石、二水石膏、チタナイト、チャロアイト、灰長石、透輝石、灰鉄輝石、ヨハンセン輝石、トレモライト、ロードナイト、ピジョン輝石、ホルンブレンド、オージャイト、ベクロタイト、ベスビアナイト、逸見石、カルサイト、霰石、モンモリロナイト、アクチノライト、エピドート、クリノゾイサイト、アパタイトが挙げられる。精製されたカルシウム化合物の単体として、例えば、炭酸カルシウム、亜硫酸カルシウム、水酸化カルシウム、硫酸カルシウム、チタン酸カルシウム、タングステン酸カルシウムが挙げられる。この中でも水への溶解度が小さい炭酸カルシウムや、炭酸カルシウムを主成分とする鉱石（例えばアラゴナイト、ドロマイト）が好ましい。また、ろ過助剤の無機粒子は水和物や水酸基を有しない物質であることが好ましい。水和物や水酸基を有する物質であると他の物質に比べてやわらかい性質があるため、フィルタの孔に粒子が嵌まり込み、フィルタに目詰まりを生じるおそれがあるからである。
【００２９】
また、ケイ素含有ろ過助剤として、ケイ酸塩鉱物（かんらん石、輝石、角閃石、雲母、石英、長石など）、または粘土鉱物（カオリン、モンモリロナイトなど）、あるいは純粋なシリカ（ＳｉＯ２）などを用いることができる。ケイ素含有ろ過助剤として、純度の高いシリカがより好ましい。なお、粘土鉱物は、粒子径の制御が難しいことや、フィルタ上に積層した時に粘土状に強く付着してろ過不能になるおそれがあり、使用する場合は注意を要する。
【００３０】
ろ過助剤の概略の製造方法を説明する。
【００３１】
原料を任意の粉砕機を用いて細かく砕き、粉砕物を分級して所望の粒径を有する粉体（ろ過助剤となる非磁性の無機粒子）を製造する。ろ過助剤原料の粉砕の方法としては、例えばボールミル、ヘンシェルミキサー、ロールが挙げられる。また、平均粒子径は、レーザー回折法により測定した結果に基づいて算出される。具体的には、レーザー回折法を利用した機器として株式会社島津製作所製の商品名：ＳＡＬＤ−ＤＳ２１型測定装置を用いることができる。ここで「平均粒子径」とは、体積換算平均粒子径をいうものとする。このような装置を用いて非磁性の無機粒子（ろ過助剤）の体積換算平均粒子径Ｂを測定する。
【００３２】
（磁性吸着剤）
磁性吸着剤は、平均粒子径が15〜90μｍの多孔質の磁性粒子とし、例えば図２の（ａ）に示すように磁性粒子51の表面をフッ素有機化合物のような被覆材52で被覆されている。フッ素有機化合物により磁性粒子51を被覆する場合、被覆材52はフッ素換算で50〜20000μg／gの被覆率となるように被覆することができる。また、磁性吸着剤は、ポリマー被覆された磁性粒子50が図２の（ｂ）に示すように凝集した凝集体53であってもよい。油脂を吸着するためには固体の表面の性状が疎水性であることが必要である。磁性吸着剤は、被覆層がフッ素換算で50〜20000μg／gの被覆率となるフッ素有機化合物を含有しているので、その表面性状が疎水性である。フッ素有機化合物の被覆率がフッ素換算で50μg／g 未満になると、十分な疎水性を得ることができず、油分の吸着が阻害される。一方、フッ素有機化合物の被覆率がフッ素換算で20000μg/g を超えると、疎水性が強すぎるため磁性粒子から吸着した油分を脱離することが困難になる。
【００３３】
磁性粒子の形状は、球状、多面体、不定形など種々の形状を採用でき、特に球状または角が丸い多面体構造とすることが好ましい。これらの形状の粒子は、形状安定性に優れ、繰り返し使用する際に再現性の高い安定した性能を発揮する。これに対して、先鋭なエッジを持つ鋭角な形状の磁性粒子は好ましくない。磁性粒子が先鋭なエッジを持つと、他の粒子の表面や被覆層を傷つけやすく、繰り返し使用するうちに形状が変化して吸着性能が大きく変動するおそれがあるからである。
【００３４】
磁性粒子のコア材料には各種の無機物粒子または金属粒子を用いることができる。無機物粒子として磁鉄鉱、チタン鉄鉱、磁硫鉄鉱、マグネシウムフェライト、コバルトフェライト、ニッケルフェライト、バリウムフェライト、溶融シリカ、結晶性シリカ、ガラス、タルク、アルミナ、ケイ酸カルシウム、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、マグネシア、窒化珪素、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ベリリウム、雲母等のセラミック粒子などがある。金属粒子としてアルミニウム、鉄、銅、及びこれらの合金がある。
【００３５】
また、磁性粒子のコア材料には各種のフェライト系化合物を好適に用いることができる。フェライト系化合物として鉄、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。
【００３６】
なお、磁性粒子コアのすべてが磁性体で構成されている必要はない。例えば、非常に微細な磁性粒子を非磁性のバインダーで接着した結合体を磁性粒子コアとしてもよい。また、磁性粒子の表面がメチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシランなどのアルコキシシラン化合物で疎水化処理されていてもよい。
【００３７】
磁性粒子の表面を各種の被覆材料で被覆することができる。被覆材料には、有機溶剤（洗浄溶媒）により溶かされない性質（溶剤不溶性）が求められる。被覆材料としてアクリル樹脂、スチレン樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、トリアルコキシシラン縮合物などの各種の高分子化合物を用いることができる。これらの樹脂で磁性粒子の表面を被覆することにより、油脂のような疎水性物質を吸着させるのに必要な疎水性を得ることができる。これにより、水中において疎水性物質を液体の状態ばかりでなく固体の状態であっても吸着することができるようになる。例えばラードのような常温で固体状態にある固形油脂を吸着できる。
【００３８】
本願発明者らは、合成により水中に析出する磁性粒子が概ね０．１〜５μｍであることを実験により確認している。また、金属の研磨排水や加工排水に含まれ、除去が困難な金属粒子の粒子径も概ね同じ範囲に入ることを確認している。この範囲の磁性粒子を捕捉する方法として、特定の孔径を有するフィルタで固液分離しやすいようにろ過助剤の粒子径を制限している。このようなろ過助剤と共に磁性粒子をろ過することにより、ろ過助剤粒子間の隙間に磁性粒子がトラップされ、磁性粒子を分離することが可能になる。
【００３９】
（フィルタ）
フィルタとして、ろ布、金属メッシュ、多孔質セラミックおよび多孔質ポリマーを使用することができる。この中でもフィルタには特にろ布が好ましい。ろ布は、例えばポリプロピレン、ナイロン、ポリエステルなどの合成繊維糸を織った織物からなるものが好ましい。ここで「織物」とは、糸を構成する繊維にある程度の硬さがあって、表面が平滑なものをいう。繊維の硬さ（腰の強さ）は、軟らか過ぎると目詰まりを生じるので、ある程度は硬いほうがよい。織物としての布の表面粗さは、ざらざら凸凹していないことが肝要であり、ある程度はすべすべした平滑であることが好ましい。
【００４０】
ここに記載する実施形態におけるフィルタの材質は、例えば、ろ布は、繊維を朱子織、綾織、平織、二重織などの織り方で織られた織物であることが好ましく、これらのうちとくに朱子織または綾織された織物であることが最も好ましい。ろ布の材料には、パイレン（三菱レイヨン社のポリプロピレン繊維の登録商標）、テトロン（東レと帝人のポリエステル繊維の商品名）、ナイロン（ナイロン6,6やナイロン6を含むポリアミド系繊維の総称）のような合成繊維を用いることが好ましい。
【００４１】
フィルタの孔径は、例えば金属メッシュの篩のように既知のものと不明のものとがある。フィルタの孔径が不明な場合は水銀圧入法を用いて測定する。水銀圧力法は、水銀の表面張力が大きいことを利用して粉体の細孔に水銀を浸入させるために圧力を加え、圧力と圧入された水銀量から比表面積や細孔分布を求める方法である。
【００４２】
（精密ろ過膜）
フィルタとして多孔の高分子膜からなる精密ろ過膜（ＭＦ膜）を用いることが好ましい。ここで「精密ろ過膜」とは、孔径が５０ｎｍから１０μｍ（１０4ｎｍ）までの孔を有する膜をいう。
【００４３】
図４と図５を参照してプレコート層を構成するろ過助剤とフィルタとの関係についてさらに説明する。
【００４４】
図４の（ａ）に示すように固液分離装置のフィルタ33に懸濁液を0.5 MPa以下の所定の圧力（0.2〜0.3 MPa）で供給し、図４の（ｂ）に示すようにフィルタ33上にろ過助剤55を堆積させてプレコート層を形成する。次いで、図４の（ｃ）に示すようにフィルタ33に被処理水を0.5 MPa以下の所定の圧力（0.2〜0.3 MPa）で供給し、図４の（ｄ）に示すようにプレコート層の上に磁性吸着剤50を堆積させ、ろ過助剤/磁性吸着剤の堆積二重層56を形成する。次いで、図４の（ｅ）に示すように剥離水を固液分離装置の側方から噴射して堆積二重層56をフィルタ33上から剥離する。
【００４５】
図５に示すように、堆積二重層56を構成するろ過助剤は、上式（１）を満たすフィルタ33上において無機粒子55の粒子間隔Ｃ１〜Ｃ３が上式（１）と（３）をそれぞれ満たし、かつ無機粒子55の体積換算粒子径Ｂが上式（２）を満たしている。
【００４６】
無機粒子55とフィルタ33が上式（１）を満たさないＣ＜Ａの関係であると、積層したろ過助剤を捕捉できる粒子よりもフィルタ33が捕捉できる粒子が小さくなり、フィルタ33そのものが詰まってしまう場合がある。
【００４７】
また、粒子の相互間隔Ｃの値が0.2μｍ未満であると、ろ過助剤間の孔径が小さすぎて実効的な水量が得られなくなる。一方、粒子の相互間隔Ｃが15μｍを超えると、プレコート層が磁性粒子を捕捉するのに十分な粒子の相互間隔Ｃを有しない場合がある。
【００４８】
図６を参照してろ過助剤の粒子間隔について説明する。
【００４９】
ここに記載する実施形態では、ろ過助剤の粒子間隔Ｃの分布において、最頻の粒子間隔Ｃｐより小さい細孔径の分布幅DSのほうが最頻の粒子間隔Ｃｐより大きい細孔径の分布幅DLよりも広いことが好ましい。
【００５０】
このような非正規分布または極値分布では、粒子間の小さな間隔から大きな間隔まで幅広い分布を持つため、例えば図５に示すように最初に粒子間の小さな間隔に水中の微細な磁性粒子50が挟まる。このとき、磁性粒子50によりろ過助剤粒子55の相互間隔Ｃ１〜Ｃ３が閉塞されたとしても、磁性粒子50がろ過助剤粒子55間に挟まることにより、周囲のろ過助剤粒子55が変形して、ろ過助剤粒子55の開気孔が拡がり、拡大した開気孔に磁性粒子50が嵌まり込む。この作用により、ろ過助剤粒子55は、最頻の粒子間隔Ｃｐよりも小さな径の磁性粒子50を捕捉する能力が向上する。ろ過助剤粒子55の相互間隔Ｃは、例えば島津製作所製のオートポアIV 9500シリーズ（商品名）を用いて測定することができる。
【００５１】
プレコート層を構成するろ過助剤の粒子間隔の分布において、最頻の粒子間隔をＣ１、９０％径をＣ２、１０％径をＣ３としたときに、ｌｏｇＣ２−ｌｏｇＣ１ ＜ ｌｏｇＣ１−ｌｏｇＣ３の関係を満たすことが好ましい。ここで、「９０％径」とは累積分布が９０％の径のことを意味し、「１０％径」とは累積分布が１０％の径のことを意味する。換言すれば、ろ過助剤の粒子間隔の分布において、最頻の粒子間隔Ｃｐよりも小さい粒子間隔の分布幅DSが最頻の粒子間隔Ｃｐよりも大きい粒子間隔の分布幅DLより広いことを意味する。すなわち、粒子間孔径が小さいほうで粒子の分散（ばらつき）を大きくし、粒子間孔径が大きいほうで粒子の分散（ばらつき）を小さくしている。このような分布（正規分布から外れた非正規分布）では、粒子間の小さな間隙から幅広い分布を持つため、最初に小さな間隙に水中の微細粒子が挟まり、たとえ間隙が閉塞されたとしても、この粒子が挟まることで径が変化した開気孔により粒子を捕捉することができる。この作用により、最頻値の粒子間孔径よりも小さな径の粒子を捕捉する能力が向上する。従って、このような粒子間の孔径分布を持つものは、最頻よりも小さい孔径に、幅広い分布を有する。このように小さい粒子径に幅広い分布を有すると、例えば小さい粒子を捕捉することができ、さらに捕捉した小さい粒子が孔径を狭めるので、さらに小さい粒子を取り除くことができる。逆に最頻よりも大きな粒子間の孔径を多く有すると、最初に小さい粒子を捕捉する確率が低下し、小さな粒子の捕捉率が低下する場合がある。
【００５２】
（水処理システム）
以下に図１を参照して本実施形態の水処理方法に用いられる水処理システムを説明する。
【００５３】
水処理システム１は、貯水槽２、固液分離装置３、磁気分離槽４、ろ過助剤タンク５、撹拌混合タンク（混合槽）６、前処理剤添加装置７、ろ過助剤添加装置８、図示しない被処理水供給源および磁性粉濃縮水貯留槽を備えている。これらの機器及び装置は複数の配管ラインL1〜L12により互いに接続されている。配管ラインL1〜L12には各種のポンプP1〜P9、バルブV1〜V4、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〜V4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。このように水処理システム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。
【００５４】
貯水槽２の流入ラインL1より上流側には図示しない磁性吸着剤供給タンク、吸着槽、脱離槽、磁気分離槽および被処理水供給ポンプがそれぞれ設けられている。磁性吸着剤供給タンクからは吸着槽内にスラリー状または懸濁液状の磁性吸着剤が供給されるようになっている。吸着槽では工場排水中に含まれる油脂を磁性吸着剤（磁性粉）に吸着させ、被処理水を吸着槽から脱離槽へ送るようになっている。脱離槽では親水性有機溶剤により磁性吸着剤から吸着油脂を脱離させ、磁気分離槽へ送るようになっている。磁気分離槽では磁性吸着剤を脱離油脂を含む汚水から磁気的に分離し、脱離油脂を含む汚水を磁気分離槽から排出する一方で、分離した磁性吸着剤に水を加えて所望の被処理水を作製するようになっている。そして、被処理水供給ポンプの駆動により磁気分離槽からラインL1を介して磁性粉を含む被処理水が貯水槽２へ送られるようになっている。
【００５５】
貯水槽２は、ラインL1から流入する磁性粉を含む被処理水を一時的に貯留しておくタンクであり、スクリュウ式攪拌機21を備えている。貯水槽２内の被処理水には、前処理剤添加装置７から必要に応じて前処理剤が添加されるようになっている。前処理剤は、機器や配管の内面およびフィルタ33が被処理水から受ける損傷を低減するために、被処理水に添加されるものである。とくに、前処理剤は被処理水からフィルタ33が受けるダメージを軽減するものである。前処理剤として、酸やアルカリのようなpH調整剤、または酸化剤や還元剤を好適に用いることができる。例えば被処理水が酸性である場合は、前処理剤として水酸化ナトリウムを添加して被処理水を中和する。また、被処理水がアルカリ性である場合は、前処理剤として塩酸を添加して被処理水を中和する。なお、ここに記載する実施の形態では、前処理剤として凝集剤を添加しない。本実施形態では、凝集剤を使用することなく磁性粉を回収できるように、プレコート層形成材料となるろ過助剤を設計している。
【００５６】
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とに仕切るフィルタ33を内蔵している。フィルタ33は、固液分離装置３の容器内に実質的に水平に取り付けられた精密ろ過膜である。固液分離装置の上部スペース31は、圧送ポンプP1を有する被処理水供給ラインL2を介して貯水槽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P3を有する剥離水供給ライン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。
【００５７】
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が分岐している。一方の分岐ラインL33は、ポンプP4を有し、後述する磁気分離槽４に接続されている。他方の分岐ラインL34は、ポンプP5を有し、後述する撹拌混合タンク６に接続されている。
【００５８】
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スクリュウ式撹拌機41を有するとともに、水中の磁気吸着剤とろ過助剤とを分離するための棒磁石42を備えている。棒磁石42は、図示しないシリンダ機構により昇降可能に支持された状態で、槽４内に設けられた円筒状保護管のなかに収納されている。
【００５９】
磁気分離槽４の上部には、剥離物排出ラインL4の他に、処理水利用ラインL33、工業用水供給ラインL11および水道水供給ラインL12がそれぞれ接続されている。ラインL33からは、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内に導入されるようになっている。また、ラインL11からは、図示しない供給源の工業用水が磁気分離槽４内に導入されるようになっている。また、ラインL12からは、水道水が磁気分離槽４内に導入されるようになっている。
【００６０】
一方、磁気分離槽４の下部には磁性粉濃縮水排出ライン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。排出ラインL8は、ポンプP9の駆動により磁気分離槽４から図示しない貯留槽に磁性粉を高濃度に含む濃縮水を排出するようになっている。返送ラインL5は、ポンプP6の駆動により磁気分離槽４から分離されたろ過助剤をろ過助剤タンク５に戻すようになっている。
【００６１】
ろ過助剤タンク５は、使用済みろ過助剤を含む水中から異物を除去するための浄化器を内蔵している。ろ過助剤タンク５は、分磁気分離槽４から導入される使用済みのろ過助剤を浄化器により再生し、再生したろ過助剤をポンプP7の駆動によりろ過助剤供給ラインL6を介して撹拌混合タンク６に供給するようになっている。
【００６２】
撹拌混合タンク６は、スクリュウ式撹拌機61を有し、ろ過助剤タンク５から供給されたろ過助剤に分散媒として水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ものである。この撹拌混合タンク６にはろ過助剤添加装置８からろ過助剤として未使用の新鮮なカルサイト粒子が補給されるようになっている。撹拌混合タンク６の上部には、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撹拌混合タンク６に供給され、撹拌混合タンク６において分散媒として利用されるようになっている。
【００６３】
また、撹拌混合タンク６の適所にはポンプP8を有するろ過助剤懸濁液供給ラインL7が連通している。ろ過助剤懸濁液供給ラインL7は、被処理水供給ラインＬ２の適所において合流している。供給ラインL7からのろ過助剤を含む混合物（懸濁液）が被処理水供給ラインL2を流れる被処理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には逆止弁V4が取り付けられ、貯水槽２からラインL2を通って撹拌混合タンク６への被処理水の逆流を防止するようになっている。
【００６４】
（水処理方法）
次に図３と図４を参照して上記の装置を用いる水処理方法を説明する。ここに記載する実施の形態では、磁性吸着剤を用いて工場排水から油脂を分離除去した後に、ろ過助剤を用いるプレコート法により使用済み磁性吸着剤を分離し回収し再使用する場合について説明する。
【００６５】
原水となる工場排水を吸着槽（図示せず）に導入する。この工場排水は不純物として多くの油脂を含んでいる。図示しないタンクから吸着槽内に適量の磁性吸着剤（磁性粉）を添加し、撹拌混合し、原水中に含まれる油脂を磁性吸着剤に吸着させる（工程Ｓ１）。次いで、油脂吸着磁性粉を含む水を吸着槽から脱離槽（図示せず）に供給し、脱離槽内において油脂吸着磁性粉に親水性の有機溶剤を接触させ、有機溶剤の作用により磁性粉から吸着油脂を脱離させる（工程Ｓ２）。
【００６６】
次いで、脱離油脂と磁性粉を含む水を脱離槽から磁気分離槽へ送り、磁気分離槽内において脱離油脂を含む汚水から磁性粉を磁気的に分離する（工程Ｓ３）。脱離油脂を含む汚水を磁気分離槽から排出し、磁性粉のみを磁気分離槽内に残留させる（工程Ｓ４）。これにより磁性粉が油脂を含む水から物理的に分離される。次いで、脱離槽内の磁性粉に分散媒として水道水を供給し、磁性粉と水とを撹拌混合し、スラリー状または懸濁液状の磁性粉を含む被処理水を作製する（工程Ｓ５）。
【００６７】
一方、ろ過助剤タンク５及び／又はろ過助剤添加装置８から撹拌混合タンク６にろ過助剤を供給し、これに適量の水を加えて撹拌混合タンク６内でろ過助剤と水を撹拌混合し、ろ過助剤を含む懸濁液を調整する（工程Ｓ６）。ろ過助剤として例えば平均粒径１７μｍの炭酸カルシウム微粒子を含むスラリーを供給する。懸濁液中に含まれるろ過助剤は、固液分離装置３のフィルタ33上に所望のプレコート層を形成しうる濃度とする。懸濁液中のろ過助剤の含有量は、例えば10000〜200000mg/Lの範囲とすることが好ましい。
【００６８】
次いで、ポンプP8とP1をそれぞれ起動し、撹拌混合タンク６から固液分離装置３に懸濁液を圧送し、懸濁液をフィルタ33に供給する（図４（ａ））。フィルタ33により懸濁液中のろ過助剤がろ過され、これにより図４（ｂ）に示すようにフィルタ33上にろ過助剤55のプレコート層が形成される（工程Ｓ７）。この場合に、フィルタ33への懸濁液の供給は、加圧ポンプP1により０．５ＭＰａ以下の圧力を加えて行われる。さらに、フィルタ33に対する懸濁液の加圧力を０．２〜０．３ＭＰａの範囲とすることがより好ましい。このとき加圧ポンプP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フィルタ33を速やかに透過し、懸濁液中の固体成分であるろ過助剤はフィルタ33に捕捉され、その結果、フィルタ33上に均一な厚さのプレコート層が形成される。なお、ろ過助剤のプレコート層の厚さは、平均で０．５〜１０ｍｍの範囲とすることが好ましい。
【００６９】
なお、プレコート層形成工程Ｓ７において、フィルタ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、フィルタ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の容器壁とフィルタ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、フィルタ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フィルタ33を速やかに透過し、懸濁液中の固体成分（ろ過助剤）がフィルタ33に捕捉され、その結果フィルタ33上にろ過助剤のプレコート層が形成される。
【００７０】
図示しない被処理水供給ポンプを起動し、磁気分離槽（図示せず）から磁性粉を含む被処理水を貯水槽２内に導入する（工程Ｓ８）。次いで、図示しないpHセンサにより貯水槽２内の被処理水のpHを計測し、被処理水が中性から大きく外れる場合は、前処理剤添加装置７から貯水槽２内の被処理水に前処理剤を添加して、被処理水をpH調整する（工程Ｓ９）。
【００７１】
次いで、ポンプP1を起動し、貯水槽２から固液分離装置３に被処理水を供給する（工程Ｓ１０）。これにより被処理水中の磁性粒子50がろ過され、非磁性無機粒子55のプレコート層の上に磁性粒子50が堆積し、図４の（ｄ）に示すようにフィルタ33上に非磁性無機粒子55/磁性粒子50が積層した堆積二重層56が形成される（工程Ｓ１１）。この場合に、堆積二重層56を構成するろ過助剤（非磁性無機粒子）55は、上式（１）を満たすフィルタ33上において粒子間隔Ｃ１〜Ｃ３が上式（１）と（３）をそれぞれ満たし、かつその体積換算粒子径Ｂが上式（２）を満たしている。無機粒子55とフィルタ33が上式（１）を満たすＡ≦Ｃの関係にあると、図５に示すように、積層したろ過助剤55を捕捉できる粒子よりもフィルタ33が捕捉できる粒子が小さくならないため、フィルタ33が目詰まりしなくなる。
【００７２】
次いで、ポンプP3を起動し、固液分離装置３の側方ノズルからフィルタ33上の堆積二重層56に剥離水を吹き付け、図４の（ｅ）に示すようにフィルタ33上から堆積二重層56を剥離する（工程Ｓ１２）。さらにポンプP3による送水圧力を上昇させ、ノズルから噴射される剥離水の噴射力を増大させ、剥離物を固液分離装置の上部スペース31から排出する。排出された剥離物はラインL4を通って磁気分離槽４内へ導入される（工程Ｓ１３）。
【００７３】
磁気分離槽４内が剥離物で満たされ、適量の水道水及び／又は処理水を磁気分離槽４内に導入すると、スクリュウ式撹拌機41を起動して剥離物と水を撹拌する。次いで、図示しないシリンダ機構により棒磁石42を下降させ、保護管のなかに棒磁石42を挿入し、撹拌中の懸濁液に対して磁場を印加する。磁石42の磁力により磁性粒子50が保護管に吸着するため、懸濁液から磁性粒子50が磁気的に分離される。
【００７４】
磁気分離槽４内の混合水の撹拌を停止し、磁性粒子50を磁石保護管に吸着保持した状態で、ポンプP6を起動し、ろ過助剤55を含む水を磁気分離槽４から排出する（工程Ｓ１４）。これにより磁性粒子50が水中においてろ過助剤55から分離される。この分離工程Ｓ１４において、ろ過助剤55と磁性粉50との間の比重差が大きいため両者の分離がさらに容易になる。ろ過助剤55は、排出水とともにろ過助剤タンク５に返送され、ろ過助剤タンク５内で再生され、ろ過助剤タンク５から撹拌混合タンク６に送られ、プレコート層の形成に再利用される（工程Ｓ１４→工程Ｓ６）。このようにしてろ過助剤55をプレコート層の形成→磁性粉の捕捉→固液分離→磁気分離回収→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。
【００７５】
磁気分離槽４において、ろ過助剤含有水の排出後に、シリンダ機構により磁石を上昇させ、保護管から磁石を退出させ、磁性粒子50に印加していた磁場を消失させ、磁石保護管から磁性粒子50を脱落させる。
【００７６】
次いで、ラインL11,L12,L33のうちの少なくとも１つを介して水を磁気分離槽４内に供給し、スクリュウ撹拌機41により磁気分離槽内の磁性粒子50と水を撹拌混合し、磁性粒子50を高濃度に含む磁性粉濃縮水を作製し、この磁性粉濃縮水を磁気分離槽４から排出する（工程Ｓ１５）。排出された磁性粉濃縮水は、図示しない磁性粉タンクに送られ、油脂を吸着するための吸着剤として再利用される（工程Ｓ１５→工程Ｓ１）。このようにして磁性吸着剤50を油脂の吸着→油脂の脱離→固液分離→磁気分離回収→油脂の吸着のサイクルにおいて繰り返し使用することができる。
【実施例】
【００７７】
以下に実施例および比較例を説明する。
【００７８】
（実施例１）
図１の処理装置を用いて、各種の磁性吸着剤を分離回収する試験を行った。被処理水として1000ｍｇ／リットルのニッケル微粒子を含む懸濁液を作製した。磁性吸着剤としてのニッケル微粒子は平均粒子径が約１μｍであった。フィルタ33として最頻の孔径Ａが７μｍのろ布を用いた。ろ過助剤55としてカルサイトをボールミルで粉砕し、体積換算平均粒子径Ｂが１３μｍになるように選別した粉体を用いた。ろ過助剤55として用いるカルサイト粉の選別には風力を利用した。選別したカルサイト粉を水中に添加し、撹拌混合し、カルサイト粉を含む懸濁液を作製した。この懸濁液を固液分離装置３に供給し、フィルタ33上にプレコート層を形成した。プレコート層を構成するカルサイト粒子の粒子間隔Ｃは約４．１μｍであった。このろ過助剤の粒子間隔Ｃの分布は、図６に示すように最頻の粒子間隔４．１μｍよりも小さい粒子間隔の分布のほうが広いものであった。
【００７９】
まず、被処理水を貯水槽２に導入し、スクリュウ撹拌機21で均一に撹拌した。次いで、ろ過助剤タンク５及びろ過助剤供給装置８から懸濁液状またはスラリー状のカルサイト粒子を混合槽６内に供給し、カルサイト粒子を水で希釈し、スクリュウ撹拌機61により撹拌し、約５質量％のカルサイト粒子を含む懸濁液を作製した。この懸濁液を固液分離装置３に供給し、フィルタ33上にカルサイト粒子55を堆積させ、厚さ約１ｍｍのプレコート層を形成した。
【００８０】
次いで、貯水槽２から被処理水を固液分離装置３に供給し、カルサイト粒子55のプレコート層の上にさらにニッケル粒子50を堆積させ、ニッケル粒子50／カルサイト粒子55が積層して成る堆積二重層56を形成した。これにより被処理水からニッケル粒子50のほぼ全量を固液分離することができた。
【００８１】
次いで、処理水の一部を上部スペース31に戻し、これを剥離水としてノズルから噴射して、フィルタ33上から堆積二重層56を剥離した。この剥離物を磁気分離槽４に送り、水道水を添加し、スクリュウ撹拌機41で撹拌しながら磁石42を槽内の保護管に装入して磁力を印加した。磁石42の磁力によりニッケル粒子50を磁石保護管の外周に吸着させ、剥離物中のカルサイト粒子55からニッケル粒子50を磁気的に分離した。これにより磁気分離槽４の底部においてカルサイト粒子55のスラリーが得られた。
【００８２】
カルサイト粒子55のスラリーを磁気分離槽４から排出し、ろ過助剤タンク５へ移送した。次いで、処理水の一部を磁気分離槽４に導入し、磁石42の磁力印加をOFFにして撹拌したところ、ニッケル粒子の濃縮液を得た。この濃縮液をポンプP9を用いて回収した。
【００８３】
また、ろ過助剤タンク５に回収されたろ過助剤は再び混合槽６に送られ、再度使用することができた。
【００８４】
（実施例２）
被処理水のニッケル粒子の平均粒子径を４μｍに、ろ布の平均孔径を１５μｍに、カルサイト粒子の平均粒子径を４２μｍに、ろ過助剤間の孔径を平均１４μｍにしたこと以外は実施例１と同じ条件でニッケル粒子とカルサイト粒子の分離回収をおこなった。その結果、全量のニッケル粒子が分離回収されるとともに、カルサイト粒子も分離回収された。また、回収したニッケル粒子およびカルサイト粒子ともに繰り返し再利用できた。
【００８５】
（比較例１）
固液分離装置３のフィルタ33のろ面を水平から垂直に変更したこと以外は実施例１と同じ条件で試験をおこなったところ、被処理水からニッケル粒子が十分に固液分離されず、フィルタ透過水（処理水）中に多量のニッケル粒子が混入し、分離回収されることなく系外に流失されることが確認された。
【００８６】
（実施例３）
実施例１と同じ装置を用い、被処理水として酸化鉄を含む溶液を６０℃以上の温度で酸化することにより得られた平均粒子径０．１μｍのマグネタイト粒子（磁性吸着剤）を含む液を作製した。フィルタとして平均孔径１μｍの精密ろ過膜を準備した。また、ろ過助剤として平均粒子径２μｍで、かつ平均孔径0.3μｍのカルサイト粒子を準備した。実施例１と同様に試験をおこなった。その結果、被処理水から全量のマグネタイト粒子が分離回収されるとともに、カルサイト粒子も分離回収された。また、回収したマグネタイト粒子およびカルサイト粒子ともに繰り返し再利用できた。
【００８７】
（実施例４）
ろ過助剤をカルサイトから炭酸カルシウムの試薬（和光純薬製）に変え、平均粒子径を１７μｍ、ろ過助剤間の孔径を６．８μｍにしたこと以外は実施例１と同様に試験をおこなった。その結果、被処理水から全量のニッケル粒子が分離回収されるとともに、炭酸カルシウム粒子も分離回収された。また、回収したニッケル粒子および炭酸カルシウム粒子ともに繰り返し再利用できた。
【００８８】
（実施例５）
ろ過助剤をカルサイトから球状溶融シリカに変え、ろ過助剤の平均粒子径を１３μｍ、ろ過助剤間の孔径を４．０μｍにしたこと以外は実施例１と同様にして試験をおこなった。その結果、被処理水から全量のニッケル粒子が分離回収されるとともに、球状溶融シリカ粒子も分離回収された。また、回収したニッケル粒子および球状溶融シリカ粒子ともに繰り返し再利用できた。
【表１】
2014057920.tif 000002
【符号の説明】
【００８９】
１…水処理システム、２…貯水槽、21…スクリュウ式撹拌機、
３…固液分離装置（膜ろ過器）、33…フィルタ（ろ布）、
４…磁気分離槽、５…ろ過助剤タンク、
６…撹拌混合タンク（混合槽）、61…スクリュウ式撹拌機、
７…前処理剤添加装置、８…ろ過助剤添加装置、
50…磁性吸着剤（磁性一次粒子、磁性粉）、51…磁性粒子、52…被覆材、
53…磁性吸着剤（磁性一次粒子の凝集体、凝集磁性粉）、
55…ろ過助剤（非磁性の無機粒子）、
P1〜P9…ポンプ、V1〜V4…バルブ、
L1…被処理水導入ライン、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…剥離物排出ライン、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…磁性粉濃縮水排出ライン、L9…前処理剤供給ライン、L10…磁性粉供給ライン。
【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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