前橋工科大学 学生員 ○阿部真也
前橋工科大学 正会員 梅津 剛
１．はじめに
現在、水環境分野において様々な水処理手法が用いられている。中でも新しい手法の一つとして注目されているものに磁石を利用した磁気処理がある。一般に磁気処理された水は、様々な効果が期待でき水処理手法として適していると考えられる。しかし、報告例は多いが処理効果の再現性や科学的データが絶対的に少ない。
そこで、本研究は様々な報告例や基礎実験を基に、磁気処理水の特性を明確なものとし、水処理手法として確立することを目的とする。
ⅰ）磁力の劣化は、年間に0.1～0.3％程度とほとんど無いため、長時間の使用に適しメンテナンスの問題が少ない。
ⅱ）水を磁場に通すだけで磁石の効果を得ることが出来るためランニングコストの問題が少ない。また、現在使用している水処理装置に容易に用いることが出来る。
３．磁気処理水の特性
ⅰ）酸化還元電位が下がり還元作用が働き活性酸素の働きを抑えるので藻類、菌類の増殖を抑制する。また化学反応を促進させるため、他の水処理手法と併用させるとその処理能力が向上する可能性がある。
ⅱ）水中に溶解している成分のイオン化が促進される。水棲生物の細胞膜にイオン化されたミネラルが吸収されやすくなる。そのため、細胞の核酸とミネラルの反応速度が上がる。この現象により水棲生物の成長が促進される可能性がある。
ⅲ）生物処理などでは、その処理能力に波がある。しかし磁石の場合は、常に一定の力を与えることが出来るために一定の処理能力が望める。
ⅳ）極微コロイド不純物の凝集作用が促進される。
４．海水魚を用いた実験
ⅰ）実験概要
海水魚であるメジナを使用した比較実験を行った。この背景には梅津研究室で行った海水魚の実験で磁石を用いたところ大量の魚が死ぬという事例がある。この事例を確かめるために本実験を行った。
実験条件は磁石の有無以外すべて同じでメジナ4匹、水量48Ｌ、海水の単純循環、570ｍＴの磁石、エアレーションで行なった。また、海水は人工海水を使用し、ろ過装置無し。餌は与えなかった。
ⅱ）実験結果と考察
実験開始から30日目に磁石を用いた水槽のメジナが3匹死亡するのを確認した。この結果から磁場を通した水が水棲生物によい影響だけでなく悪影響を与える可能性があることを確認した。
アンモニア態窒素、亜硝酸態窒素、硝酸態窒素の推移は図-1、2、3のように磁石の有無に関係なく同じように推移した。さらに、アンモニア態窒素、亜硝酸態窒素、硝酸態窒素の変化や魚の状態、海水の状態を観察する限りでは二つの水槽に大きな差を見つけることは出来なかった。
５．淡水魚を用いた実験
ⅰ）実験概要
淡水魚であるメダカを使用した比較実験を行った。この背景には様々なところで淡水魚に磁石を用いたところ成長の促進が見られたといわれていることや、先に述べた実験のように海水魚の飼育に磁石を用いたところ魚が死んでしまった、という事例がある。
実験条件は、磁石の有無以外すべて同じでメダカ30匹、水量48Ｌ、320ｍＴの磁石、エアレーションで行なった。また、ろ過装置は上層ろ過を用い、餌は1日3回、同量の餌を与えた。
ⅱ）実験結果と考察
メダカの数は図-4のグラフのように推移した。アンモニア態窒素、硝酸態窒素の変化に大きな違いは見られなかったが亜硝酸態窒素の変化には大きな変化が見られた。これは磁石を用いたほうには磁石による還元作用が働いたためだと思われる。また、磁石を用いなかった水槽で魚が大量に死んだのは亜硝酸態窒素の増加が著しかったためだと思われる。これらの結果より磁石は水棲生物によい影響を与えたと考えられる。
６．今後の課題
現在行われている磁石を活用した既往の研究成果や磁気処理水について文献やインターネットなどを用いてさらなる知識の収集が必要である。さらに水が、磁場の影響を与えやすい磁石の形状、強さなども調査、実験により考察する。
レイノルズ数の変化による磁石の効果の変化、オゾン曝気と磁石の併用などを検討する。水が磁石を通過する時に磁場に対して直角な流れの時に磁力の影響を受けやすいと考えられる。そのためレイノルズ数を変化させ水の流れを層流にした時に磁場の効果を受けやすくなると考えられる。オゾン曝気と磁石の併用では、例えば脱色効果については、オゾンの強酸化力で脱色させる時に、処理水を磁石に通すことで還元性を高め反応性を大きくし、酸化させる事で脱色効果を向上させる可能性があるのではないかと推測している。また、泡沫浮上分離においては磁石を通すことにより凝集作用が促進されるため系外排除が促進されるのではないかと考えられる。
さらに、これらの処理水の生態系に与える影響を水質のみでなく生物を使用した実験を行い、様々なものに応用したい考えである。
キーワード：磁石 磁気処理水 酸化還元電位