(57)【要約】【課題】重金属類が付着したマグネタイト微粒子を水から効率的に分離することが可能なマグネタイト強磁性物質懸濁微粒子の除去設備を提供する。【解決手段】重金属類Ｈが付着したマグネタイト微粒子Ｍを処理対象水Ｗから取り除くマグネタイト強磁性物質懸濁微粒子の除去設備１０において、マグネタイト微粒子懸濁水Ｗ’を送り出す排水路１１を有する浄化装置１２と、排水路１１から送り出されたマグネタイト微粒子懸濁水Ｗ’を貯留してマグネタイト微粒子懸濁水Ｗ’に含まれているマグネタイト微粒子Ｍを沈殿させ、マグネタイト微粒子懸濁水Ｗ’の上澄みを送り出す沈殿装置１３とを備え、排水路１１には、排水路１１内にマグネタイト微粒子懸濁水Ｗ’の流れに沿った磁界Ｑ又はマグネタイト微粒子懸濁水Ｗ’の流れと反対向きの磁界を発生させるソレノイドコイル１８が取り付けられている。【選択図】図１
2018083144.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネタイト微粒子懸濁水を送り出す排水路を有する浄化装置と、
前記排水路から送り出された前記マグネタイト微粒子懸濁水を貯留して該マグネタイト微粒子懸濁水に含まれているマグネタイト微粒子を沈殿させ、該マグネタイト微粒子懸濁水の上澄みを送り出す沈殿装置とを備え、
前記排水路には、該排水路内に前記マグネタイト微粒子懸濁水の流れに沿った磁界、あるいは、該マグネタイト微粒子懸濁水の流れと反対向きの磁界を発生させるソレノイドコイルが取り付けられていることを特徴とするマグネタイト強磁性物質懸濁微粒子の除去設備。
【請求項２】
請求項１記載のマグネタイト強磁性物質懸濁微粒子の除去設備において、前記排水路の前記ソレノイドコイルが取り付けられた領域には、内側に強磁性体が設けられていることを特徴とするマグネタイト強磁性物質懸濁微粒子の除去設備。
【請求項３】
請求項２記載のマグネタイト強磁性物質懸濁微粒子の除去設備において、前記強磁性体は繊維状又はハニカム状又は砂礫状であって、前記排水路の前記ソレノイドコイルが取り付けられた領域の内側に充填されていることを特徴とするマグネタイト強磁性物質懸濁微粒子の除去設備。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一に記載のマグネタイト強磁性物質懸濁微粒子の除去設備において、前記沈殿装置は、前記排水路から送り出された前記マグネタイト微粒子懸濁水が流入する流入部、及び、該マグネタイト微粒子懸濁水の上澄みが流れ出る流出部を有し、該マグネタイト微粒子懸濁水を貯留する貯留槽と、前記貯留槽内の下側に前記マグネタイト微粒子懸濁水が前記流入部側から前記流出部側に流れる流通領域を確保した状態で、平面視して、該貯留槽を該流入部側と該流出部側で二分する仕切部材と、前記貯留槽の下方に設けられた磁石を更に備えることを特徴とするマグネタイト強磁性物質懸濁微粒子の除去設備。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一に記載のマグネタイト強磁性物質懸濁微粒子の除去設備において、前記沈殿装置から送り出された前記マグネタイト微粒子懸濁水の上澄みを貯留して、該マグネタイト微粒子懸濁水の上澄みに残留していた前記マグネタイト微粒子を沈殿させる補助沈殿装置を更に備えることを特徴とするマグネタイト強磁性物質懸濁微粒子の除去設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネタイト強磁性物質を主成分とした微粒子を懸濁水から除去するマグネタイト強磁性物質懸濁微粒子の除去設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
重金属類を含有した水から重金属類を除去して水を浄化することは、環境問題及び人の健康問題において重要である。水から重金属類を取り除く方法として、従来、マグネタイト微粒子やポリ塩化アルミニウム等の凝集剤を使用する方法（特許文献１及び非特許文献１、２参照）、アルミナや鉄化合物や鉄粉等に重金属類を付着させる方法、ナノ濾膜を用いた濾過法、微生物を利用した生物浄化法等が利用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２１６１４３号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】宇山浩、外２名、「安全かつ簡便なヒ素汚染水浄化技術の開発」生産と技術、生産技術振興協会、第６０巻、第３号（２００８）８１〜８４頁
【非特許文献２】藤田昌一、外２名、「磁気分離システムに関する研究」１９９４年度下水道新技術研究所年報（１／２巻）１１１〜１１４頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来の方法は、水の浄化の効率化が共通した課題であり、マグネタイト微粒子を用いる方法では、重金属類が付着したマグネタイト微粒子を水から分離する時間を短縮することが、水の浄化の効率化において重要である。また、マグネタイト微粒子を利用する方法は、磁気力による固液分離が可能との特徴があり、普及が期待されていたが、懸濁粒子の粒径が１μｍ以下で、懸濁物が１００ｐｐｍ以下と低濃度で、処理すべき水量が毎日１００立方メートル以上と大量であるという条件に対して、対応できる固液分離技術は未だに実現されていない。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされるもので、重金属類が付着したマグネタイト微粒子を水から効率的に分離することが可能なマグネタイト強磁性物質懸濁微粒子の除去設備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】
【０００６】
前記目的に沿う本発明に係るマグネタイト強磁性物質懸濁微粒子の除去設備は、マグネタイト微粒子懸濁水を送り出す排水路を有する浄化装置と、前記排水路から送り出された前記マグネタイト微粒子懸濁水を貯留して該マグネタイト微粒子懸濁水に含まれているマグネタイト微粒子を沈殿させ、該マグネタイト微粒子懸濁水の上澄みを送り出す沈殿装置とを備え、前記排水路には、該排水路内に前記マグネタイト微粒子懸濁水の流れに沿った磁界、あるいは、該マグネタイト微粒子懸濁水の流れと反対向きの磁界を発生させるソレノイドコイルが取り付けられている。
【０００７】
本発明に係るマグネタイト強磁性物質懸濁微粒子の除去設備において、前記排水路の前記ソレノイドコイルが取り付けられた領域には、内側に強磁性体が設けられているのが好ましい。
【０００８】
本発明に係るマグネタイト強磁性物質懸濁微粒子の除去設備において、前記強磁性体は繊維状又はハニカム状又は砂礫状であって、前記排水路の前記ソレノイドコイルが取り付けられた領域の内側に充填されているのが好ましい。
【０００９】
本発明に係るマグネタイト強磁性物質懸濁微粒子の除去設備において、前記沈殿装置は、前記排水路から送り出された前記マグネタイト微粒子懸濁水が流入する流入部、及び、該マグネタイト微粒子懸濁水の上澄みが流れ出る流出部を有し、該マグネタイト微粒子懸濁水を貯留する貯留槽と、前記貯留槽内の下側に前記マグネタイト微粒子懸濁水が前記流入部側から前記流出部側に流れる流通領域を確保した状態で、平面視して、該貯留槽を該流入部側と該流出部側で二分する仕切部材と、前記貯留槽の下方に設けられた磁石を更に備えるのが好ましい。
【００１０】
本発明に係るマグネタイト強磁性物質懸濁微粒子の除去設備において、前記沈殿装置から送り出された前記マグネタイト微粒子懸濁水の上澄みを貯留して、該マグネタイト微粒子懸濁水の上澄みに残留していた前記マグネタイト微粒子を沈殿させる補助沈殿装置を更に備えるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るマグネタイト強磁性物質懸濁微粒子の除去設備は、排水路内にマグネタイト微粒子懸濁水の流れに沿った磁界、あるいは、処理対処水の流れと反対向きの磁界を発生させるソレノイドコイルが排水路に取り付けられているので、マグネタイト微粒子の連結が磁力によって促進されて、沈殿装置でマグネタイト微粒子を安定的に沈殿させることができ、結果として、重金属類が付着したマグネタイト微粒子をマグネタイト微粒子懸濁水から効率的に分離することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施の形態に係るマグネタイト強磁性物質懸濁微粒子の除去設備の説明図である。
【図２】（Ａ）は浄化装置の排水路に取り付けられるソレノイドコイルの説明図、（Ｂ）は同排水路内の重金属類が付着したマグネタイト微粒子の状態を示す説明図である。
【図３】沈殿装置の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の一実施の形態に係るマグネタイト強磁性物質懸濁微粒子の除去設備１０は、マグネタイト微粒子懸濁水Ｗ’を送り出す排水路１１を有する浄化装置１２と、排水路１１から送り出されたマグネタイト微粒子懸濁水Ｗ’を貯留してマグネタイト微粒子懸濁水Ｗ’に浮遊しているマグネタイト微粒子Ｍを沈殿させ、マグネタイト微粒子懸濁水Ｗ’の上澄みを送り出す沈殿装置１３を備え、重金属類Ｈを含む処理対象水Ｗから重金属類Ｈを取り除く設備である。以下、詳細に説明する。
【００１４】
浄化装置１２は、図１に示すように、重金属類Ｈを含む処理対象水Ｗにマグネタイト微粒子Ｍを供給し、マグネタイト微粒子Ｍに重金属類Ｈを付着させて生成した金属付着粒子Ｐを処理対象水Ｗ中に浮遊させる処理部１４と、重金属類Ｈが付着したマグネタイト微粒子Ｍ（金属付着粒子Ｐ）が処理対象水Ｗ中に浮遊しているマグネタイト微粒子懸濁水Ｗ’を送り出す管状の排水路１１を備えている。重金属類Ｈは、マグネタイトに取り込まれるイオンであり、例えば、砒素、鉄、フッ素、ホウ素、亜鉛、水銀であるが、これに限定されない。
【００１５】
処理部１４は、多数の鉄粒状物Ｆが充填された鉄粒状層Ｌを底側全体に貯留する貯留槽１５と、貯留槽１５に取り付けられ鉄粒状層Ｌを攪拌する攪拌機１６と、平面視して貯留槽１５を二分割する鉛直に配された仕切板１７を具備している。
平面視して仕切板１７によって分割された貯留槽１５の一側に、上方から重金属類Ｈを含む処理対象水Ｗが供給され、平面視して仕切板１７によって分割された貯留槽１５の他側に、排水路１１が連結されている。
【００１６】
仕切板１７の下端は、貯留槽１５の底まで距離を有する位置にあり、鉄粒状層Ｌの中に配されている。このため、貯留槽１５の一側に供給された処理対象水Ｗは、進行方向を仕切板１７によって制限されて、鉄粒状層Ｌ内に進入し、仕切板１７の下方を通過し、鉄粒状層Ｌを通って貯留槽１５の他側に進む。
【００１７】
鉄粒状層Ｌの鉄粒状物Ｆは、鉄粒状層Ｌに進入する処理対象水Ｗと反応して、表面にマグネタイト層Ｒが形成される。マグネタイト層Ｒが形成される際、処理対象水Ｗ中の重金属類Ｈが、マグネタイト層Ｒに付着（マグネタイト層Ｒが重金属類Ｈを吸着や吸収）する。重金属類Ｈのマグネタイト層Ｒへの付着は、特開２０１３−７５２５２号公報に記載されているグリーンラスト／フェライト循環法と同様に、マグネタイト層Ｒの生成の際、重金属類Ｈが、マグネタイト層Ｒの結晶間に層間アニオンとして閉じ込められるために行われると考えられる。マグネタイト層Ｒは、主としてＦｅ３Ｏ４からなり、本実施の形態では、厚みが０．２〜２μｍである。
【００１８】
鉄粒状層Ｌでは、攪拌機１６による攪拌によって鉄粒状物Ｆが相互に接触し（擦り合い）、鉄粒状物Ｆの表面の重金属類Ｈが付着したマグネタイト層Ｒが、鉄粒状物Ｆから剥がれてマグネタイト微粒子Ｍとなる。そのため、マグネタイト微粒子Ｍに重金属類Ｈが付着した金属付着粒子Ｐ（即ち、重金属類Ｈが付着したマグネタイト微粒子Ｍ）が、鉄粒状層Ｌに進入した処理対象水Ｗ中で浮遊することとなる。そして、金属付着粒子Ｐが処理対象水Ｗ中に浮遊したマグネタイト微粒子懸濁水Ｗ’は、排水路１１に向かい、排水路１１を通って浄化装置１２外に送り出される。
【００１９】
一方、マグネタイト層Ｒが剥がれた鉄粒状物Ｆの表面は、鉄粒状層Ｌに進入してきた処理対処水Ｗと反応してマグネタイト層Ｒとなり、重金属類Ｈが付着する状態となる。
本実施の形態において、鉄粒状物Ｆは、７０ｗｔ％以上のＦｅが主要成分である。なお、図１では、鉄粒状物Ｆを球体で描いているが、鉄粒状物Ｆの形状が球体に限定されないのは言うまでもない。
排水路１１は、図１、図２（Ａ）に示すように、水平に配された筒状の水平領域１１ａを有し、排水路１１の水平領域１１ａには、ソレノイドコイル１８が取り付けられている。本実施の形態では、排水路１１の水平領域１１ａの軸心とソレノイドコイル１８の軸心は一致している。
【００２０】
ソレノイドコイル１８は、図２（Ａ）に示すように、電源１９に接続され、電源１９からの印加によって、図２（Ｂ）に示すように、排水路１１内に、排水路１１内のマグネタイト微粒子懸濁水Ｗ’の流れに沿った磁界Ｑを発生させる。
排水路１１内を流れる金属付着粒子Ｐ（即ち、重金属類Ｈが付着したマグネタイト微粒子Ｍ）には、排水路１１内にマグネタイト微粒子懸濁水Ｗ’の流れに沿った磁界Ｑが発生することで、マグネタイト微粒子懸濁水Ｗ’の流れに沿って両側にそれぞれＳ極及びＮ極の磁極が生じる。そのため、重金属類Ｈが付着したマグネタイト微粒子Ｍは、排水路１１の水平領域１１ａを流れながら、マグネタイト微粒子懸濁水Ｗ’の流れに沿って鎖状につながるものと考えられる。
【００２１】
しかも、排水路１１の水平領域１１ａ（排水路１１のソレノイドコイル１８が取り付けられた領域）の内側には、図２（Ａ）に示すように、強磁性体の一例である繊維状のスチールウール２０が充填されている。従って、排水路１１内に発生する磁界Ｑは、スチールウール２０が無い場合に比べ強くなる。
更に、スチールウール２０は、排水路１１の水平領域１１ａ内を流れるマグネタイト微粒子懸濁水Ｗ’の流速を低下させるので、スチールウール２０がない場合と比較して、重金属類Ｈが付着したマグネタイト微粒子Ｍが排水路１１の水平領域１１ａ内を通過するのに要する時間は長くなり、重金属類Ｈが付着したマグネタイト微粒子Ｍの鎖状につながる数はより多くなる。
【００２２】
浄化装置１２の下流側には、図１に示すように、排水路１１から送り出されたマグネタイト微粒子懸濁水Ｗ’を貯留する沈殿装置１３が設けられている。沈殿装置１３は、図１、図３に示すように、排水路１１から送り出されたマグネタイト微粒子懸濁水Ｗ’を貯留する貯留槽２１と、平面視して、貯留槽２１を上流側（マグネタイト微粒子懸濁水Ｗ’が流入する側）の領域と下流側（マグネタイト微粒子懸濁水Ｗ’が流出する側）の領域に二分する板状の仕切部材２２を備えている。
貯留槽２１は、上流側の領域に排水路１１から送り出されたマグネタイト微粒子懸濁水Ｗ’が流入する流入部２３を有し、下流側の領域にマグネタイト微粒子懸濁水Ｗ’の上澄みを送り出す排水管２４が連結されている。
【００２３】
貯留槽２１において、排水管２４が連結された部分、即ち、マグネタイト微粒子懸濁水Ｗ’の上澄みが貯留槽２１から流れ出る部分を流出部２５として、仕切部材２２は、平面視して貯留槽２１を流入部２３側と流出部２５側で二分することになる。
鉛直方向に配置された仕切部材２２の下端は、図１に示すように、貯留槽２１の底まで距離を有する位置にあって、マグネタイト微粒子懸濁水Ｗ’が流入部２３側から流出部２５側に流れる流通領域が確保されている。そのため、流入部２３に流入したマグネタイト微粒子懸濁水Ｗ’は、仕切部材２２に沿って下向きに進み、仕切部材２２の下端と貯留槽２１の底部との間（流通領域）を通過した後、流出部２５に向かって進む。従って、貯留槽２１の仕切部材２２を挟んで上流側の領域では、貯留槽２１に蓄えられているマグネタイト微粒子懸濁水Ｗ’内で下向きの流れが発生する。
【００２４】
貯留槽２１に流入するマグネタイト微粒子懸濁水Ｗ’は、主として重金属類Ｈが付着したマグネタイト微粒子Ｍが浮遊している水からなり、マグネタイト微粒子Ｍは水より比重が重いことから、仮に貯留槽２１内でマグネタイト微粒子懸濁水Ｗ’の流れが無いとしても、重金属類Ｈが付着したマグネタイト微粒子Ｍは時間の経過と共に沈殿する。本実施の形態では、貯留槽２１の仕切部材２２で区切られた上流側の領域で、マグネタイト微粒子懸濁水Ｗ’に下向きの流れが生じているので、重金属類Ｈが付着したマグネタイト微粒子Ｍの貯留槽２１内での沈殿は促進される。
【００２５】
更に、沈殿装置１３は、貯留槽２１の下方に磁石２６を備えていることから、マグネタイト微粒子懸濁水Ｗ’内の重金属類Ｈが付着したマグネタイト微粒子Ｍは磁石２６の磁力によって貯留槽２１の底に引き付けられ、重金属類Ｈが付着したマグネタイト微粒子Ｍの貯留槽２１内での沈殿はより促進された状態にある。
ここで、重金属類Ｈが付着したマグネタイト微粒子Ｍは、排水路１１の磁界Ｑが発生している水平領域１１ａ内から磁界Ｑが発生していない貯留槽２１内に進むことによって、重金属類Ｈが付着したマグネタイト微粒子Ｍ間の付着力によって鎖状につながった状態（チェーンクラスタ）からそれぞれ重金属類Ｈが付着した多数のマグネタイト微粒子Ｍが一塊に集合した状態（フロック）となる。
【００２６】
一般的に、水中での粒子の動きは、粒子が微小（例えば、直径１０ｎｍ以下）であると、ブラウン運動の影響が大きく、重力や磁力により下方に向かおうとする動きはブラウン運動によって抑制される。この点、本実施の形態では、重金属類Ｈが付着した多数のマグネタイト微粒子Ｍが貯留槽２１内で一塊に集合していることから、重金属類Ｈが付着したマグネタイト微粒子Ｍ（金属付着粒子Ｐ）の集合体は、ブラウン運動の影響が小さく、重力及び磁石２６の磁力により、貯留槽２１内で安定的に沈降する。
【００２７】
ここで、水中での磁性粒子に作用する各種力と粒子サイズとの一般的な関係を整理すると、粒径０．００１〜１μｍではコロイドと呼ばれ、粒子は水分子衝突によるブラウン運動が支配的である。そして、粒径約０．３μｍ以下では、流体抵抗力＞粒子間磁気力＞外部磁気力＞重力の順番で優勢となり、約０．３〜約３μｍでは、粒子間磁気力＞流体抵抗力＞外部磁気力＞重力の順番で優勢となり、約３〜３０μｍでは、粒子間磁気力＞外部磁気力＞流体抵抗力＞重力の順番で優勢となり、約３０〜約３００μｍでは、外部磁気力＞粒子間磁気力＞流体抵抗力＞重力の順番で優勢となり、約３００μｍ以上では、外部磁気力＞粒子間磁気力＞重力＞流体抵抗力の順番で優勢となる。
【００２８】
この点、本実施の形態では、排水路１１の水平領域１１ａにおいて、磁界に誘発されて磁気力を得たマグネタイト微粒子Ｍ（重金属類Ｈが付着したもの、以下、同じ）が流体抵抗力を退けて鎖状に連結してチェンクラスターとなり、貯留槽２１に進む間にチェンクラスター内ではマグネタイト微粒子Ｍ相互の間隔が接近しているので分子間力（ファン・デル・ワールス力）が働き始め一塊に集合しフロック（凝集体）となる。
また、フロックは質量が大きくなり、貯留槽２１の仕切部材２２で区切られた上流側の領域で生じる下向きの流れに乗り下向きの慣性力を持つ。そして、下向きの流れは貯留槽２１の底に衝突して方向転換した後に貯留槽２１の仕切部材２２で区切られた下流側領域で上向きの流れとなる。
【００２９】
この流れの方向転換の際に、フロックには下向きの慣性力に加えて、重力と磁石２６からの外部磁気力とが同時に働き、これらの合力が流体抵抗力を凌いで、貯留槽２１の底に激突し沈澱する。更に、一旦、貯留槽２１に沈澱したフロックは、磁石２１からの外部磁気力でその場に固定されるので、水流の乱れなどで舞い上がることが少なくなる。しかも、マグネタイト（磁鉄鉱、Ｆｅ３Ｏ４）は強磁性であること、及び、比重が５．２であることから、マグネタイト微粒子Ｍに作用する慣性力や重力は、フロックの成長によって、流体抵抗力に抗えるほど大きくなる。
よって、流入部２３に流入するマグネタイト微粒子懸濁水Ｗ’に含有されるマグネタイト微粒子Ｍの多くは、貯留槽２１内に沈殿することとなる。
【００３０】
また、沈殿装置１３の下流側には、図１に示すように、排水管２４から送り出された貯留槽２１内のマグネタイト微粒子懸濁水Ｗ’の上澄みを貯留する補助沈殿装置２８が設けられている。補助沈殿装置２８は、沈殿装置１３と同様の構造を有し、排水管２４から送り出されたマグネタイト微粒子懸濁水Ｗ’を貯留する貯留槽２９と、平面視して、貯留槽２９を上流側の領域と下流側の領域に二分する板状の仕切部材３０を備えている。貯留槽２９には、下流側の領域に、補助沈殿装置２８に貯留されたマグネタイト微粒子懸濁水Ｗ’の上澄みを送り出す排水管３１が連結され、貯留槽２９の下方には、磁石３２が設けられている。
【００３１】
仕切部材３０の下端は、貯留槽２９の底まで距離を有する位置に配されている。
排水管２４から貯留槽２９に流入したマグネタイト微粒子懸濁水Ｗ’に含有されているマグネタイト微粒子Ｍ（排水管２４から送り出された貯留槽２１内のマグネタイト微粒子懸濁水Ｗ’の上澄みに残留していたマグネタイト微粒子Ｍ）は、鉛直方向に配置された仕切部材３０に沿って下方に向かうマグネタイト微粒子懸濁水Ｗ’の流れと、磁石３２の磁力と、重力によって、大半が貯留槽２９内を沈降する。大半のマグネタイト微粒子Ｍが貯留槽２９の底に沈殿したマグネタイト微粒子懸濁水Ｗ’の上澄みは、排水管３１から送り出される。
【００３２】
補助沈殿装置２８の下流側には、排水管３１から送り出された貯留槽２９内のマグネタイト微粒子懸濁水Ｗ’の上澄みを貯留する補助沈殿装置３３が設けられている。補助沈殿装置３３は、補助沈殿装置２８と同様の構造を有し、マグネタイト微粒子懸濁水Ｗ’を貯留する貯留槽３４と、平面視して貯留槽３４を上流側の領域と下流側の領域に二分する板状の仕切部材３５と、貯留槽３４の下流側の領域に連結された排水管３６と、貯留槽３４の下方に設けられた磁石３７を備えている。なお、磁石２６、３２、３７は永久磁石であってもよいし、電磁石であってもよい。
【００３３】
排水管３１から貯留槽３４に流入したマグネタイト微粒子懸濁水Ｗ’に含有されているマグネタイト微粒子Ｍは、鉛直に配置された仕切部材３５に沿って下方に向かうマグネタイト微粒子懸濁水Ｗ’の流れと、磁石３７の磁力と、重力によって、大半が貯留槽３４に沈降する。大半のマグネタイト微粒子Ｍが貯留槽３４の底に沈殿したマグネタイト微粒子懸濁水Ｗ’の上澄みは、排水管３６から送り出され、補助沈殿装置３３の下流側に設けられた遠心分離機３８に流入し、遠心分離機３８で、マグネタイト微粒子Ｍとマグネタイト微粒子懸濁水Ｗ’（水）とに分離された後、浄化された水として送り出される。
そして、貯留槽２１、２９、３４にそれぞれ沈殿したマグネタイト微粒子Ｍ及び遠心分離機３８でマグネタイト微粒子懸濁水Ｗ’から分離されたマグネタイト微粒子Ｍはそれぞれ貯留槽２１、２９、３４及び遠心分離機３８から取り出され破棄される。
【実施例】
【００３４】
次に、本発明の作用効果を確認するために行った実験について説明する。
第１の実験は、フロック成長に関するものである。まず、内径４６ｍｍ外径５０ｍｍ長さ１０００ｍｍのアクリル製パイプの排水路に、長さ６００ｍｍ巻線回数３３６０のソレノイドコイルを取り付け、排水路にマグネタイト微粒子懸濁水を流量１．５リットル毎分で通水し、排水路を通過したマグネタイト微粒子懸濁水をシリンジにとった。そして、メンブレンフィルター（東洋濾紙株式会社のＤＩＳＭＩＣ）で、シリンジにとっていたマグネタイト微粒子懸濁水２００ｍＬを濾過し、濾過の前後で計測したメンブレンフィルターの重量差をメンブレンフィルターが捕捉したマグネタイト微粒子の重量とした。
【００３５】
これを、ソレノイドコイルに２アンペアの電流を通電した場合と通電しなかった場合で、孔径０．２０μｍ、０．４５μｍ、０．８０μｍのメンブレンフィルターそれぞれに対して行った。
なお、定常状態でサンプリングするために、ソレノイドコイルへの通電の入り切りを変えた後は、排水路への通水を１時間以上行ってから、シリンジでマグネタイト微粒子懸濁水をとるようにした。また、マグネタイト微粒子懸濁水を濾過した前後でのメンブレンフィルターの重量の計測は、恒温乾燥器により１１０℃で２４時間乾燥した後に行った。
ソレノイドコイルに電流を通電しなかった実験結果を表１に、ソレノイドコイルに電流を通電した実験結果を表２にそれぞれ示す。
【００３６】
【表１】
2018083144.tif 000003
【００３７】
【表２】
2018083144.tif 000004
【００３８】
実験結果より、孔径０．２０μｍのメンブレンフィルターに捕捉されたマグネタイト微粒子懸濁水の重量を１００とした際の孔径０．８０μｍのメンブレンフィルターで捕捉されたマグネタイト微粒子懸濁水の重量値は、ソレノイドコイルに通電していなかった場合が３５であり、ソレノイドコイルに通電していた場合が８２であった。実験結果より、ソレノイドコイルへの通電によって、マグネタイト微粒子のフロック成長が安定的に促進されることが確認できた。
【００３９】
第２の実験は、沈殿装置及び補助沈殿装置によるマグネタイト微粒子の捕捉に関するものである。内側寸法で幅６００ｍｍ長８００ｍｍ深４００ｍｍの容器に、容器の底から３０ｍｍの隙間を設けて仕切部材を取り付け、容器の下流側に排水管を取り付け、更に、容器下方に磁石を設置するという作業を３回行って、１つの沈殿装置及び２つの補助沈殿装置を作成し、沈殿装置の下流側に１つ目の補助沈殿装置を配置し、更にその下流側に２つ目の補助沈殿装置を配置した。そして、沈殿装置にマグネタイト微粒子懸濁水を流量４０リットル毎分で５０時間供給し続け、株式会社共立理化学研究所のパックテストＷＡＫ−Ｆｅを用いて、沈殿装置に供給したマグネタイト微粒子懸濁水と、２つ目の補助沈殿装置から排出される液体の水質を分析した。
【００４０】
パックテストＷＡＫ−Ｆｅは液体中に溶存している二価鉄と三価鉄とを測定するものであることから、分析対象水に含まれている総鉄を測定する為、分析対象水２０ｍＬに１０％希硫酸０．１３ｍＬを加え加熱冷却した後に分析を行った。
その結果、沈澱装置に流入するマグネタイト微粒子懸濁水の総鉄は８ｐｐｍであり、２つ目の補助沈殿装置から排出される液体の総鉄は２ｐｐｍであった、よって、重量比で４分の３のマグネタイト微粒子が、沈殿装置及び補助沈殿装置に沈澱したことが確認された。
【００４１】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、補助沈殿装置は必ずしも必要ではなく、補助沈殿装置を設ける場合、補助沈殿装置を一つのみ設けるようにしてもよい。
また、浄化装置の排水路内には、スチールウール以外の強磁性体を設けて排水路内の磁界を強くしてもよく、非磁性体の繊維状物を設けてマグネタイト微粒子懸濁水の流速を低下するようにしてもよく、排水路内に何も設けないようにしてもよい。排水路内に強磁性体を設ける場合、強磁性体は、ハニカム状又は砂礫状であってもよい。
【００４２】
そして、排水路内にマグネタイト微粒子懸濁水の流れに沿った磁界を設けるソレノイドコイルを採用する代わりに、マグネタイト微粒子懸濁水の流れと反対向きの磁界を発生させるソレノイドコイルを採用してもよい。更に、ソレノイドコイルに印加する電源は、直流電源であっても、交流電源であってもよい。
【００４３】
また、排水路は管状である必要はなく、例えば、溝であってもよい。排水路のソレノイドコイルを巻き付ける領域は、水平に配されている必要はなく、例えば、鉛直に配されていてもよい。
そして、浄化装置の処理部内で鉄粒状物からマグネタイト微粒子を生成する必要はなく、予め準備しておいたマグネタイト微粒子を浄化装置の処理部に供給するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１０：マグネタイト強磁性物質懸濁微粒子の除去設備、１１：排水路、１１ａ：水平領域、１２：浄化装置、１３：沈殿装置、１４：処理部、１５：貯留槽、１６：攪拌機、１７：仕切板、１８：ソレノイドコイル、１９：電源、２０：スチールウール、２１：貯留槽、２２：仕切部材、２３：流入部、２４：排水管、２５：流出部、２６：磁石、２８：補助沈殿装置、２９：貯留槽、３０：仕切部材、３１：排水管、３２：磁石、３３：補助沈殿装置、３４：貯留槽、３５：仕切部材、３６：排水管、３７：磁石、３８：遠心分離機、Ｆ：鉄粒状物、Ｈ：重金属類、Ｌ：鉄粒状層、Ｍ：マグネタイト微粒子、Ｐ：金属付着粒子、Ｒ：マグネタイト層、Ｑ：磁界、Ｗ：処理対象水、Ｗ’：マグネタイト微粒子懸濁水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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