CN108421564A - 离子交换膜过滤装置用间隔物部件、具备其的离子交换膜过滤装置、净化处理装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在利用离子交换膜净化受污染的流体的离子交换膜过滤装置中具备于离子交换膜之间的间隔物(spacer)部件，尤其涉及一种具备网状部，因而能够使流体流动的速度最优化的离子交换膜过滤装置用间隔物部件、具备其的“离子交换膜过滤装置”以及具备这种离子交换膜过滤装置且利用离子交换膜过滤工程‑电解工程的复合处理能够有效地对含有高浓度的硝酸氮、砷以及重金属等污染物的污染水进行净化处理的“离子交换膜过滤工程‑电解工程的污染地下水复合净化处理装置及净化处理方法”。

Description

离子交换膜过滤装置用间隔物部件、具备其的离子交换膜过 滤装置、净化处理装置及方法

技术领域

本发明涉及一种在利用离子交换膜净化受污染的流体的离子交换膜过滤装置中，具备于离子交换膜之间的间隔物(spacer)部件，尤其涉及一种具有能够使流体流动的速度最优化的新的构成的离子交换膜过滤装置用间隔物部件。

此外，本发明涉及一种具备这种新的间隔物部件的“离子交换膜过滤装置”和具备这种离子交换膜过滤装置且利用离子交换膜过滤工程-电解工程的复合处理能够有效地对受污染的地下水等污染水进行净化处理的“离子交换膜过滤工程-电解工程的污染地下水复合净化处理装置及污染地下水复合净化处理方法”。

背景技术

一种利用在阳极(anode)((+)极)板(plate)与阴极(cathode)((-)极)板(plate)之间设置离子交换膜，并分别向阳极板和阴极板供电来对水进行净化处理的现有技术的离子交换膜过滤装置的一例公开于韩国公开专利公报10-2009-0081274号。

在离子交换膜过滤装置中，隔着离子交换膜，会存在待进行污染处理的原水(rawwater)和浓缩水(concentrated water)，且通过离子通过离子交换膜而移动的“离子交换”来除去原水中包括的污染物。在这种离子交换膜过滤装置中，在离子交换膜之间具备间隔物部件，而间隔物部件有必要具备使流体能够以上述离子交换过程和伴随其的污染物除去过程顺畅地进行的状态流动的构成。然而，现有的间隔物部件仅侧重于单纯使流体流动的基本的功能，而全然没有考虑能够使流体以最优状态流动。

一方面，地下水的污染形态多种多样，近来，仅被硝酸氮污染或除了硝酸氮外还混杂有砷或重金属等而污染的地下水也沦为大的问题。然而，如此被多种污染物复合性地污染的地下水无法通吸附或利用离子交换树脂的现有技术来进行净化处理。为了同时除去污染物，虽然也可以考虑适用反渗透膜工程，但与其他工程相比，反渗透膜工程存在其设施设置费和运营费高，且需要前处理设施或为提高回收率的追加设备等局限性。因此，需要又一种净化方式，此时，关键在于要能够节省净化所需要的费用，且运行方式也要容易。

发明内容

技术课题

本发明为克服上述现有技术的局限性而开发，其目的在于提供一种对具备于离子交换膜过滤装置的离子交换膜之间的间隔物部件，赋予其使流体能够以离子交换过程和伴随其的污染物除去过程顺畅地进行的最优的状态流动的构成。亦即，其目的在于，提供一种使流体流动的形态和速度最优化以能够提高在离子交换膜的净化处理的效率的离子交换膜过滤装置用间隔物部件。

此外，本发明的目的在于，提供一种具备这种间隔物部件，从而能够通过离子交换处理有效地对受污染的地下水进行净化处理的离子交换膜过滤装置。

进一步地，本发明的目的在于，提供一种具备这种离子交换膜过滤装置，从而不但能够进行通过离子交换的地下水的净化处理，而且还利用离子交换膜过滤工程-电解工程的复合处理，从而能够有效地对以高浓度浓缩于浓缩水的硝酸氮进行净化处理的净化处理装置和净化处理方法。

解决课题的方案

为达成上述课题，本发明中提供一种离子交换膜过滤装置用间隔物部件，具备于离子交换膜过滤装置，其特征在于，由板部件构成，在下方贯通形成有供原水和浓缩水的流入口，在上方贯通形成有供原水和浓缩水的流出口，在间隔物部件的中央贯通形成有开放口，且在开放口设置有网状部，间隔物部件构成为，在离子交换膜在厚度方向贴紧而堵住开放口的两侧面的状态下，流入流入口的流体沿网状部流经开放口并从流出口排出。

此外，本发明中提供一种具备上述间隔物部件的离子交换膜过滤装置，进一步地，本发明中提供一种具备这种离子交换膜过滤装置和电解处理装置，因而在原水中包括硝酸氮的情况下，通过电解工程将硝酸氮氧化为氮气来除去硝酸氮的离子交换膜过滤工程-电解工程的污染地下水复合净化处理装置和利用其的对受污染的原水进行净化处理的方法。

发明效果

本发明的离子交换膜过滤装置用间隔物部件具有如下优点，即：在流体流动的开放口具备网状部，且与在流出口附近离子交换相对缓慢相匹配地，设计成在流出口侧的流体的流动缓慢，从而具有能够进行通过原水与浓缩水之间的离子交换膜的充分的离子移动的构成，随之，使利用离子交换膜的过滤效率最大化。

因此，根据本发明独有的构成的具备网状部的间隔物部件和具备其的离子交换膜过滤装置，具有使流体流动的形态和速度最优化以提高离子交换膜过滤工程的效率，随之，将发挥对受污染的地下水的优秀的净化效果的优点。

进一步地，在本发明的净化处理装置和方法的情况下，除了具备上述间隔物部件的离子交换膜过滤装置外，还具备电解处理装置。通过该装置，根据受污染的地下水等待净化处理的原水中除了硝酸氮外是否还同时包括砷、重金属等污染物来单独执行利用离子交换膜过滤装置的离子交换膜过滤工程或执行利用电解处理装置的电解工程的复合处理，从而具有能够执行与受污染的原水的状态相匹配的最优的状态的有效的净化处理的优点。

附图说明

图1是示出本发明的离子交换膜过滤装置中在阳极板与阴极板之间配置有离子交换膜和间隔物部件的构成的概略性的分解立体图。

图2是本发明的离子交换膜过滤装置的概略性的组装立体图。

图3是对本发明的原水用间隔物部件的概略性的立体图。

图4是对本发明的原水用间隔物部件的概略性的正面图。

图5是对本发明的浓缩水用间隔物部件的概略性的立体图。

图6是对说明将两个网状部件重叠而形成网状部的网状部件的概略性的正面图。

图7是为说明在本发明的离子交换膜过滤装置中进行离子交换过滤工程的对应于图1的概略性的分解立体图。

图8和图9分别是对利用本发明的离子交换膜过滤工程-电解工程的复合处理的净化处理装置的概略性的构成图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的优选实施例进行说明。尽管参考附图所示的实施例对本发明进行了说明，但这仅仅是作为一个实施例而说明的，本发明的技术思想和其核心构成及作用不限于此。

在用于离子交换膜过滤工程的“离子交换膜过滤装置”，作为不溶性电极的阳极板(氧化电极板)和阴极板(还原电极板)配置为隔有间隔地相向，有多个正离子交换膜和负离子交换膜交替地位于所述阳极板与阴极板之间，且在各个离子交换膜之间配置有由具有规定厚度的板部件构成的间隔物部件，因而具有离子交换膜和间隔物部件以贴紧的状态层叠的构成。利用电源(power supply)分别向阳极板和阴极板供电。

图1中图示了示出本发明的离子交换膜过滤装置中，离子交换膜M1、M2和间隔物部件S1、S2配置于阳极板与阴极板之间的构成的概略性的分解立体图，图2中图示了示出离子交换膜和间隔物部件向厚度方向层叠来构成离子交换膜过滤装置的概略性的立体图。为方便起见，图1、图2中省略了设置于厚度方向的最外侧间隔物部件的外部的阳极板和阴极板的图示。间隔物部件S1、S2由板部件构成，且板部件的厚度优选薄，而图中为了说明的方便性，将构成间隔物部件S1、S2的板部件的厚度夸张地图示为远厚于实际厚度。如前文所提及，间隔物部件位于多个离子交换膜之间，且离子交换膜与间隔物部件完全贴紧。因此，在离子交换膜过滤装置中，具有离子交换膜和间隔物部件交替地向从阳极板朝向阴极板的方向层叠的构成。从阳极板朝向阴极板的方向，即离子交换膜和间隔物部件所层叠的方向与间隔物部件的厚度方向相同，为方便起见，本说明书中，将间隔物部件的厚度方向简单记载为“厚度方向”。将在将间隔物部件铅直地立起的状态下朝向间隔物部件的上-下的方向记载为“铅直方向”。如待后述，间隔物部件S1、S2被区分为原水流向铅直上(up)方向和浓缩水流向铅直上(up)方向，为方便起见，将原水流经的间隔物部件记载为“原水用间隔物部件S1”，为方便起见，将浓缩水流经的间隔物部件记载为“浓缩水用间隔物部件S2”。同时，为方便起见，将原水中包括的污染物的离子通过离子交换膜向浓缩水移动来除去原水中包括的污染物的过程简称为“离子交换膜过滤工程”。

图3中图示了对本发明的间隔物部件中原水用间隔物部件S1的概略性的立体图，图4中图示了向图1的箭头A方向观望图3所示的间隔物部件S1的概略性的正面图。图5中图示了对本发明的间隔物部件中浓缩水用间隔物部件S2的概略性的立体图。如图所示，间隔物部件由具有厚度的板部件构成，在下方贯通厚度而形成有供原水和浓缩水分别流入并沿厚度方向流动的原水流入口10a和浓缩水流入口10b，在上方贯通厚度而分别形成有供所流入的原水和浓缩水分别沿厚度方向流动并排出的原水流出口11a和浓缩水流出口11b。如此，由于流入口形成于间隔物部件的下方，流出口形成于间隔物部件的上方，如待后述，流体将以向上流的方式流动，尤其，如图中所例示，原水流入口10a与原水流出口11a互相位于对角线方向，浓缩水流入口10b与浓缩水流出口11b也互相位于对角线方向，因而使流体流动的流路(flow path)延长至最大程度，随之，使离子交换过滤工程能够更有效地进行。

在间隔物部件的中央形成有流体流向铅直上方向的开放口，在图3、图4所示的原水用间隔物部件S1的情况下，开放口以与原水流入口10a和原水流出口11a连接(连通)的形态贯通间隔物部件的厚度而形成。此时，在第一间隔物部件S1，开放口全然未与浓缩水流入口10b和浓缩水流出口11b连通。因此，在原水用间隔物部件S1，将只有原水沿开放口从原水流入口10a朝向原水流出口11a向上方向流动。

在图5所示的浓缩水用间隔物部件S2，同样在与原水用间隔物部件S1对应的位置分别贯通厚度而形成有原水流入口10a、原水流出口11a、浓缩水流入口10b以及浓缩水流出口11b，且在中央形成有流体流向铅直上方向的开放口。然而，浓缩水用间隔物部件S2的情况下，开放口虽然与浓缩水流入口10b和浓缩水流出口11b连接(连通)，但全然未与原水流入口10a和原水流出口11a连通。因此，在浓缩水用间隔物部件S2，将只有浓缩水沿开放口从浓缩水流入口10b朝向浓缩水流出口11b向上方向流动。

在各自的间隔物部件S1、S2中，在开放口，原水或浓缩水从流入口流向流出口。亦即，在开放口内，流体将从流入口流向流出口。此时，为调节流体的速度，本发明中，在开放口内设置有网状部12(mesh/网)。尤其，本发明中，在具备于开放口的网状部12，越是靠近流出口的位置，网的网眼大小越小。亦即，如图3至图5所例示，位于靠近原水流出口11a和浓缩水流出口11b的位置的网的网眼的大小比位于靠近原水流入口10a和浓缩水流入口10b的位置的网状部12的网的网眼大小小。根据这种网状部的构成，如待后述，使得离子通过离子交换膜而移动，即在“离子交换”相对缓慢的流出口侧的流体的流速也比在流入口侧的流体流动缓慢，随之，更能够提高离子交换过滤工程的效率。对此，将在后面进行描述。值得参考是，在整体图中，网状部12的网的网眼单纯用细线表现，但实际构成网状部12的材料在向离子交换膜过滤装置的厚度方向具有相当的厚度，因而在网状部12的厚度方向两面分别接有负离子交换膜和正离子交换膜。

一方面，在间隔物部件的开放口内具备上述构成的网状部12时，也可以通过重叠地配置两个网状部来使其具有上述构成。图6中图示了对说明将两个网状部件重叠来构成上述构成的网状部12的网状部件的概略性的正面图。分别单独准备如图6的(a)所示的第一网状部件120a和如图6的(b)所示的第二网状部件120b。当然，第一、第二网状部件120a、120b同样具有如上述位于靠近原水流出口11a和浓缩水流出口11b的位置的网的网眼大小比位于靠近原水流入口10a和浓缩水流入口10b的位置的网的网眼大小小的构成。由第一、第二网状部件120a、120b重叠而制成的网状部12的总厚度可以等于间隔物部件的厚度相同，网状部12的两侧面，即第一、第二网状部件120a、120b分别接有负离子交换膜和正离子交换膜。

通过在间隔物部件的开放口内相重叠地配置上述第一、第二网状部件120a、120b，从而形成如图6的(c)所示的网状部12。如此，当通过两个网状部件的重叠形成网状部12的情况下，优选设计成当画一个从将流入口与流出口的中心连起来的虚拟线(图4所示的点划线)L1向两侧分别张开规定角度(约60度)的虚拟的扇形时，使从与间隔物部件的上底边部分相交的两点P1、P2连至流入口的虚拟直线(图4所示的虚线)L2内侧的区域的网状部的网的网眼大小比所述虚拟的直线L2的外侧部分小。根据这种构成，能够使离子交换膜的整体面积更均匀地使用于离子交换(离子的移动)，随之，将发挥更提高离子交换膜过滤工程的效率的效果。对此，将在后面进行描述。

然而，在本发明中，网状部12不限于如上面所例示相重叠地配置第一、第二网状部件120a、120b而形成，也可以只用一个网状部件形成。

如前文所提及，由于以间隔物部件S1、S2向厚度方向位于多个离子交换膜M1、M2之间的形态层叠，离子交换膜将位于间隔物部件S1、S2之间，为说明的方便性，虽然图1中图示为离子交换膜看似与间隔物部件S1、S2分离，实际上，离子交换膜的厚度方向两面分别与相邻的间隔物部件S1、S2贴紧。

这种离子交换膜将贴紧于间隔物部件来封闭开放口。亦即，离子交换膜将向厚度方向贴紧地堵住开放口的两侧面。因此，离子交换膜应具有开放口以上的平面大小，而在图中所示的实施例的情况下，由于离子交换膜具有对应于间隔物部件的大小的大小，构成为将间隔物部件的正面与背面均覆盖。然而，由于离子交换膜不得覆盖贯通形成于间隔物部件的原水流入口10a、原水流出口11a、浓缩水流入口10b以及浓缩水流出口11b，如图中所示的实施例，在离子交换膜将间隔物部件的正面和背面均覆盖的情况下，在离子交换膜，在对应于原水流入口10a、原水流出口11a、浓缩水流入口10b以及浓缩水流出口11b的位置形成有贯通孔H。因此，在向厚度方向相邻的间隔物部件之间配置有离子交换膜的状态下，虽然开放口未向厚度方向在间隔物部件之间连通，但原水流入口10a、原水流出口11a、浓缩水流入口10b以及浓缩水流出口11b与离子交换膜的配置无关地向厚度方向相互连通。

一方面，在间隔物部件之间，离子交换膜分为正(+)离子通过的正离子交换膜M1和负(-)离子通过的负离子交换膜M2的两种，这种正离子交换膜M1和负离子交换膜M2在厚度方向上交替而配置。亦即，在图1中用箭头B表示的厚度方向上，按原水用间隔物部件S1-正离子交换膜M1-浓缩水用间隔物部件S2-负离子交换膜M2-原水用间隔物部件S1-正离子交换膜M1-浓缩水用间隔物部件S2的顺序配置有离子交换膜和间隔物部件。

本发明的离子交换膜过滤装置构成为具有以在上文所察看的形态层叠有离子交换膜和间隔物部件，且在向厚度方向位于最外侧的间隔物部件的外侧分别贴紧配置有阳极板和阴极板的结构。需要净化处理的地下水原水和浓缩水分别供应至在厚度方向的一侧位于外侧的间隔物部件，即供应至原水用间隔物部件S1的原水流入口10a和浓缩水流入口10b。

图7中图示了为说明本发明的离子交换膜过滤装置中进行离子交换过滤工程的对应于图1的概略性的分解立体图。如图7所示，当待净化处理的原水流入原水用间隔物部件S1的原水流入口10a，则沿原水用间隔物部件S1的开放口流向上部并向原水用间隔物部件S1的原水流出口11a排出。图7中用符号W1表示的箭头表示原水在原水用间隔物部件S1的开放口流动。

与此并行地，浓缩水也流入浓缩水用间隔物部件S2的浓缩水流入口10b，且沿浓缩水用间隔物部件S2的开放口流向上部并从浓缩水用间隔物部件S2的浓缩水流出口11b排出。图7中用符号W2表示的箭头表示浓缩水在浓缩水用间隔物部件S2的开放口流动。

由于在原水用间隔物部件S1的开放口与浓缩水用间隔物部件S2的开放口之间存在离子交换膜，若如上述方式，在原水和浓缩水分别流向原水用间隔物部件S1和浓缩水用间隔物部件S2的开放口的期间内分别对阳极板和阴极板施加电，则通过随之产生的电动势进行原水中原本包括的污染物的离子通过具备于间隔物部件之间的正离子交换膜和负离子交换膜的“离子交换”，进而进行污染物的离子流入浓缩水而浓缩的离子交换膜过滤工程。

通过离子交换膜过滤工程使原水中包括的离子除去的适合的流体的周知流速为约0.5～14cm/sec。若比该流速范围缓慢，则处理时间变得过长，若比该流速范围快，则存在因过快的流速离子交换膜破损的忧虑。如前述，本发明中，由于在开放口具备网状部12，随着原水和浓缩水在各自的间隔物部件在沿网状部12所存在的开放口以上向流的方式流动，将具有在离子交换过滤工程中最优化的流速。亦即，本发明中，在流体以上向流的方式流动的间隔物部件的开放口设置网状部12，从而流体将以上述最优的流速(约0.5～14cm/sec)流动。

尤其，如前述，在本发明中，网状部12可以构成为位于靠近流出口的位置的网的网眼大小比位于靠近流入口的位置的网的网眼大小小，根据这种构成，流体越趋向流出口，因网状部12的细密的网的网眼，流速越下降。通常，在流出口附近，通过离子交换膜的离子移动相对缓慢，在本发明中，与之匹配地设计成使在流出口侧的流体的流动也缓慢，从而即使离子交换速度相对缓慢，也能够进行原水与浓缩水之间的通过离子交换膜的充分的离子移动，随之，使利用离子交换膜的过滤效率最大化。

进一步地，如前述，在使第一、第二网状部件120a、120b相重叠地配置而形成网状部12，且将网状部12构成为，当在各自的间隔物部件画一个从将流入口和流出口的中心连起来的虚拟线L1向两侧分别张开规定角度的虚拟的扇形时，对从与间隔物部件的上底边部分相交的两点P1、P2连至流入口的虚拟直线L2内侧的区域，使网眼的大小比所述虚拟直线L2的外侧部分小的情况下，可以使离子交换膜的整体面积更均匀地使用于离子移动。

具体而言，在将第一、第二网状部件120a、120b相重叠地配置而形成网状部12的情况下，流入离子交换膜过滤装置1的原水用流入口10a的原水或流入浓缩水流入口10b的浓缩水沿第一网状部件120a或第二网状部件120b向上方向流动。此时，若流体流动因第一网状部件120a或第二网状部件120b的长方形单位网的网眼的格子阻挡，则流体流动的形态将由流向第一网状部件120a转变为沿第二网状部件120b流动或由流向第二网状部件120b转变为沿第一网状部件120a流动。若如此原本交换网状部件而流动的流体的流体流动再次被因长方形单位网的网眼的格子阻挡，则流体流动的形态再次转变为流体流向相对侧网状部件。在如此反复转变流体的流动的过程中，随着流体持续沿第一网状部件120a和第二网状部件120b流动，原水或浓缩水从间隔物部件上部的原水用流出口11a或浓缩水用流出口11b排出。在这种第一网状部件120a或第二网状部件120b中流体流动过程中，由于网的网眼大小相对细密的区域的网眼的格子多，流体的流动相应地受到干扰，从而会向网眼相对不太细密的区域引导流体流动。由于流体以这种形态流过，如上所述，与构成为使整体网的网眼大小相同的情况相比，构成为使虚拟直线L2内侧区域的网的网眼大小比虚拟直线L2的外侧部分小的情况更有利于将离子交换膜的整体面积使用于离子交换，随之，更能够提高利用离子交换膜的过滤工程效率。

如此，根据具备本发明独有的构成的网格12的间隔物部件和具备其的离子交换膜过滤装置，使流体流动的形态和速度最优化以能够提高离子交换膜过滤工程的效率，随之，将能够发挥对受污染的地下水的优秀的净化效果。

一方面，在利用上述本发明的离子交换膜过滤装置对受污染的地下水等进行净化处理的过程中，在离子交换膜过滤工程的基础上还复合性地适用电解工程，从而即使对被硝酸氮污染或混杂有重金属等的受污染的地下水，也能够有效地对污染物进行净化处理。

图8和图9中分别示出了对利用本发明的离子交换膜过滤工程-电解工程的复合处理的净化处理装置(以下简称“复合净化处理装置”)的概略性的构成图。图8示出了除了利用离子交换膜过滤装置1的离子交换膜过滤工程外，还进行利用电解处理装置2的电解工程时的构成。图9示出了只进行利用离子交换膜过滤装置1的离子交换膜过滤工程时的构成。如图中所例示，本发明的复合净化处理装置包括前述的本发明的离子交换膜过滤装置1和电解处理装置2而构成。

需要净化处理的地下水原水经由原水储留池70供应至离子交换膜过滤装置1。随着对阳极板和阴极板施加电，在离子交换膜过滤装置1，如前述，正离子通过正离子交换膜，负离子通过负离子交换膜来进行浓缩于浓缩水的“离子交换膜过滤工程”。从而，能够供应用于使电的流动顺畅的电解质溶液(Na₂SO₄溶液)。此时，如图所示，原本装在电解质溶液储存池71的电解质溶液(Na₂SO₄溶液)通过供应管道供应。尤其，在具备前述的本发明的间隔物部件的离子交换膜过滤装置中，电解质溶液被供应至分别接于阳极板和阴极板的厚度方向两侧的最末端间隔物部件的开放口(具备网状部的开放口)。

利用这种“离子交换膜过滤工程”除去污染物的地下水，即向原水用间隔物部件S1的原水用流出口11a排出的处理水重新返送至离子交换膜过滤装置1的原水用流入口10a而循环为反复进行上述“离子交换膜过滤工程”，且这种处理水的循环持续至处理水的电导率达到预先设定的目标电导率。图8、图9中，附图标记74表示为了将处理水重新返送至离子交换膜过滤装置1而经由的处理水返送池74，附图标记75表示积储已净化处理的处理水的处理水池75。

一方面，在“离子交换膜过滤工程”中浓缩的浓缩水从浓缩水用间隔物部件S2的浓缩水用流出口11b排出后，循环为重新返送至离子交换膜过滤装置1的浓缩用流入口10b。图8、图9中，附图标记77表示为了将浓缩水重新返送至离子交换膜过滤装置1而经由的浓缩水池77。积储至浓缩水池77的浓缩水重新返送至离子交换膜过滤装置1而循环。这种浓缩水的循环持续至浓缩水的电导率达到预先设定的目标电导率。

当受污染的地下水等原水中只存在砷、重金属等污染物，而不包括硝酸氮的情况下，通过上述离子交换膜过滤工程便足以，但在原水中单独含有硝酸氮或与上述砷等污染物共同存在的情况下，后续地将浓缩水输送至用于执行电解工程的电解处理装置2。

电解处理装置2用于执行电解工程，其包括电解处理池20和作为不溶性电极配置于所述电解处理池20的阳极(anode)((+)极)21和阴极(cathode)((-)极)22而构成。向具备于电解处理池20的阳极21和阴极22也分别通过电源(power supply)供电。同时，由NaCl溶液储存池79向电解处理池20供应电解质溶液(NaCl等)，此时，以足以除去所供应的浓缩水中的硝酸氮的量供应电解质溶液。从而，汇集至浓缩水池77的浓缩水被供应至电解处理池20，供应至电解处理池20的浓缩水经过利用电解处理装置2的电解工程。

在图8、图9中，附图标记28表示为了将经电解工程的浓缩水、即电解处理水重新返送至电解处理装置2而经由的电解处理水返送池28。进入电解处理水返送池28的电解处理水可以重新返送至电解处理装置2而循环。这种电解处理水的循环还可以发挥防止发生在没有另外的搅拌装置的电解处理池20内部通过电极板之间的电反应迅速除去硝酸氮离子的过程中将会发生的“混合有废水和电解质溶液的散装液体与电极板界面之间的浓度梯度”，即浓度极化现象的效果。电解处理水的循环持续预先设定的电解工程处理时间段，若经过设定的电解工程处理时间，则电解处理水向废水储存池63排出。装在废水储存池63的废水将委托外部进行废气处理。

接下来，进一步具体说明在电解处理池20中进行的用于对浓缩水除去硝酸氮的电解工程。若含有硝酸氮的浓缩水流入电解处理池20，则在具备于电解处理池20的阴极22，通过下面的化学式1至5的反应，硝酸氮还原为亚硝酸氮后，亚硝酸氮还原为氮气。

[化学式1]

[化学式2]

[化学式3]

[化学式4]

[化学式5]

一方面，在亚硝酸氮还原为氮气的过程中，亚硝酸氮的一部分还原为氨氮。在这种情况下，在具备于电解处理池20的阳极21中，通过下面的化学式6至7的反应，氨氮转换为氮气。在该过程中，也会发生部分亚硝酸氮重新氧化为硝酸氮的现象。

[化学式6]

[化学式7]

此外，在阳极21，由用作电解质溶液的NaCl溶液的氯离子通过下面的化学式8和化学式9的反应式生成强氧化剂次氯酸(HClO)，并根据下面的化学式10和化学式11，氨氮被次氯酸氧化为氮气。

[化学式8]

[化学式9]

[化学式10]

[化学式11]

当根据上述化学式的反应分别发生在各电极(阳极、阴极)时，在阳极21，随着向水中放出电子，构成电极的材料自身的成分向水中离子化而释放。而阴极22，由于其接受电子，电极材料自身成分的水中洗脱问题明显少。然而，构成阳极和阴极的材料会对上文中所察看的化学式的反应的速度和效率产生大的影响，最终，还会对水中的硝酸氮除去速度和效率产生影响。

有鉴于此，在本发明中，阳极21可以由选自铱(Ir)、钌(Ru)、铑(Rh)和锇(Os)的组成的组中的一个或多个金属所混合的混合物涂布于由钛(Ti)构成的板材地金属复合体所构成的不溶性电极板构成。此时，作为阳极21，极为优选铱和钌的混合物涂布于钛的电极板。

尤其，在本发明中，作为电解质溶液，可以使用NaCl溶液，在这种情况下，会生成具有消毒效果的次亚氯酸(hypochlorous acid，HOCl)或次亚氯酸离子(hypochlorite，OCl^-)。当向阳极供应电能，则将在阳极发生通过水的氧化的氧气和氢离子的生成反应，且在阳极表面的氯离子转换为氯气。此时，为提高氯收率，有必要使氧的生成最小化。为此，通过在由钛构成的板材使用涂布作为催化物质混合有铱和钌的混合物的阳极，在降低氯的生成所需要的电压的同时加快反应速度来使氧的生成最小化来进一步使氯的生成活性化，且更加促进向取自硝酸氮的氨氮的氮气的还原，从而使硝酸氮的除去效率最大化。

此外，在本发明中，阴极22由选自钛(Ti)、锌(Zn)和铅(Pb)组成的组中的一个金属所构成的板材形态的不溶性电极板构成。与此不同的是，在本发明中，阴极12也可以由在选自由钛(Ti)、锌(Zn)和铅(Pb)组成的组中的一个金属构成的板材上涂布混合有由铱(Ir)、钌(Ru)、铑(Rh)和锇(Os)组成的组中的一个或多个金属的混合物的金属复合体形态的不溶性电极板构成。在这种多材料的电极板中，作为阴极12，极为优选由锌构成的电极板。

如此，在本发明中个，通过在上述构成的电解处理装置2中的电化学硝酸氮除去反应，非常有效地除去硝酸氮。从而，在受污染的地下水等待净化处理的原水中除了砷、重金属等污染物外还包括硝酸氮的情况下，通过利用离子交换膜过滤装置1的过滤工程和利用电解处理装置2的电解工程的复合处理，也能对浓缩水中包括的硝酸氮执行充分的净化处理。

当然，在原水中不包括硝酸氮的情况下，不执行利用电解处理装置2的电解工程，而是如图9所示，可以仅凭利用离子交换膜过滤装置1的过滤工程结束对原水的净化处理。亦即，不会向电解处理装置2供应浓缩水和NaCl溶液，电解处理装置2不工作。因此，图9中，流体流入电解处理装置2和电解处理装置2的管道和流体从电解处理装置2流出或流入其的管道用虚线图示，以表示不使用。在不执行利用电解处理装置2的电解工程的情况下，汇集至浓缩水池77的浓缩水被输送至废水储存池63，并委托外部进行废气处理。其他工作与参照图8进行说明的利用离子交换膜过滤装置1的过滤工程相同。

根据上文中所察看的本发明，发挥对被硝酸氮污染或重金属等混杂的受污染的地下水，均能有效地对污染物进行净化处理的非常有用的优势。

Claims (7)

1.一种离子交换膜过滤装置用间隔物部件，其位于交替地设置于离子交换膜过滤装置的阳极板与阴极板之间的间隔的多个正离子交换膜与负离子交换膜之间，所述离子交换膜过滤装置用间隔物部件的特征在于，

由板部件构成，当铅直地立起时，在下方贯通厚度而形成有供原水和浓缩水分别流入并沿厚度方向流动的原水流入口和浓缩水流入口，在上方贯通厚度而形成有供原水和浓缩水分别沿厚度方向流动并排出的原水流出口和浓缩水流出口，

在所述间隔物部件的中央贯通形成有连通所述原水流入口与所述原水流出口之间或连通所述浓缩水流入口与所述浓缩水流出口之间的开放口，

且在开放口设置有具有网眼的网状部，

所述间隔物部件构成为，在所述正离子交换膜和所述负离子交换膜在厚度方向贴紧而堵住所述开放口的两侧面的状态下，流入所述原水流入口或所述浓缩水流入口的所述原水或所述浓缩水沿所述网状部流经所述开放口并从所述原水流出口或所述浓缩水流出口排出。

2.根据权利要求1所述的离子交换膜过滤装置用间隔物部件，其特征在于，

设置于所述开放口的所述网状部(12)构成为位于靠近流出口的位置的网的网眼大小比位于靠近流入口的位置的网的网眼大小小，使流出口侧的流体流速比在流入口侧的流体流速慢。

3.根据权利要求1或2所述的离子交换膜过滤装置用间隔物部件，其特征在于，

设置于所述开放口的所述网状部构成为，当在正面形状画一个从将流入口和流出口的中心连起来的虚拟线向两侧分别以预先设定的角度张开的虚拟扇形时，在从与所述间隔物部件的上底边部分相交的两点(P1、P2)连至所述流入口的虚拟直线(L2)内侧的区域的网的网眼大小比所述虚拟直线(L2)的外侧部分的网的网眼大小小。

4.一种离子交换膜过滤装置，其特征在于，包括：

交替地设置于阳极板与阴极板之间的间隔的多个正离子交换膜和负离子交换膜；以及

位于所述离子交换膜之间的权利要求1或2所述的间隔物部件，

通过在离子交换膜的离子交换进行对原水的离子交换膜过滤工程。

5.一种污染水的净化处理装置，其特征在于，包括：

权利要求4所述的离子交换膜过滤装置，其通过在离子交换膜的离子交换进行对原水的离子交换膜过滤工程；

电源，其用于向所述离子交换膜过滤装置供电；以及

电解质溶液储存池，其用于为了在所述离子交换膜过滤装置的电的流动而将电解质溶液供应至所述离子交换膜过滤装置，

原水、浓缩水以及电解质溶液分别供应至所述离子交换膜过滤装置，从而通过离子交换膜过滤工程从原水中除去污染物。

6.根据权利要求5所述的污染水的净化处理装置，其特征在于，还具备：

能够执行电解工程的电解处理装置，其包括电解处理池、作为不溶性电极配置于所述电解处理池的阳极和阴极，

在原水中包括硝酸氮的情况下，发生电解工程，即、从所述离子交换膜过滤装置排出的浓缩水被供应至电解处理池，电解质溶液被供应至电解处理池，且向阳极和阴极供电，从而通过在阳极和阴极的电化学作用，将硝酸氮氧化为氮气来除去硝酸氮。

7.一种污染水的净化处理方法，其特征在于，利用净化处理装置净化污染水，

所述净化处理装置具备：

权利要求4所述的离子交换膜过滤装置，其通过在离子交换膜的离子交换进行对原水的离子交换膜过滤工程；

电源，其用于向所述离子交换膜过滤装置供电；

电解质溶液储存池，其用于为了在所述离子交换膜过滤装置的电的流动而将电解质溶液供应至所述离子交换膜过滤装置；以及

能够执行电解工程的电解处理装置(2)，其包括电解处理池、作为不溶性电极配置于所述电解处理池的阳极和阴极，

原水、浓缩水以及电解质溶液分别供应至所述离子交换膜过滤装置，从而通过离子交换膜过滤工程从原水中除去污染物；

在原水中包括硝酸氮的情况下，进行电解工程，即、将从所述离子交换膜过滤装置排出的浓缩水供应至所述电解处理池，将电解质溶液供应至所述电解处理池，且通过向所述阳极和所述阴极供电来产生在所述阳极和所述阴极的电化学作用，将硝酸氮氧化为氮气，从而除去硝酸氮。