CN108430934B - 水处理装置及水处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水处理装置及水处理方法。水处理装置(1)在容器(9)的上部设置被处理水导入部(9a)，且在容器(9)内的导电性多孔材料(7)和被处理水导入部(9a)之间具有没有配置导电性多孔材料(7)的空间(8)。在脱离工序中，如果从容器(9)的下部导入反洗用流体，则由于反洗用流体，导电性多孔材料(7)流动、被搅拌，因此促进吸附于导电性多孔材料(7)的离子的脱离。进而，通过被搅拌的导电性多孔材料(7)的粒子碰撞导电性多孔材料(7)的其他粒子、或电极(2)、或间隔件(5)，将在它们的表面产生的水垢、生物膜除去。

Description

水处理装置及水处理方法

技术领域

本发明涉及进行被处理水的脱盐处理的水处理装置及水处理方法。

背景技术

以往，作为从海水、再生水等中将离子除去的脱盐处理的方法，已 知使用通水型双电荷层的电气式脱盐技术。例如，在专利文献1中提出 有在一对电极之间配置液体浸透性且电绝缘性的间隔件、在电极与间隔 件之间设置有离子捕捉材料的电解电容器型脱盐装置。

在该现有例的水处理装置中，如果在将电压施加于电极的状态下导 入被处理水，则在离子捕捉材料形成双电荷层，被处理水中的阴离子集 中于阳极侧、被吸附于阴离子交换材料，阳离子集中于阴极侧、被吸附 于阳离子交换材料。在专利文献1中，使用活性炭和离子交换材料的混 合物作为离子捕捉材料，通过电引力和化学引力的组合效果，实现离子吸附力的提高。

在上述的水处理装置中，需要交替地实施使离子吸附于活性炭等的 离子捕捉材料而进行脱盐处理的吸附工序和使离子捕捉材料的离子吸 附能力恢复的脱离工序。在脱离工序中，使电极间短路(或者施加反电 压)而使在电极间被充电的电荷放电，由此使吸附于离子捕捉材料的离 子脱离、使离子捕捉材料的离子吸附能力恢复。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3893740号公报

发明内容

发明要解决的课题

在上述以往的水处理装置中，存在以下课题：伴随着脱盐处理，在 电极、间隔件及离子捕捉材料等的表面产生主要由被处理水的成分所引 起的水垢或生物膜、使脱盐效率降低。就水垢及生物膜而言，需要通过 上述构件的定期的清洗或更换来除去，维护需要时间。

就本发明而言，为了消除上述的课题而完成，目的在于：提供能够 有效率地将成为脱盐效率降低的原因的水垢及生物膜除去、可维持脱盐 效率的水处理装置及水处理方法。

用于解决课题的手段

本发明涉及的水处理装置具备：相互离开而对向配置的至少一对电 极；在一对电极之间设置的电绝缘性且透水性的间隔件；容纳电极及间 隔件的电绝缘性的容器；和在由间隔件所划分的容器内的多个空间中各 自被配置的具有流动性的导电性多孔材料，容器具有将被处理水导入到 容器内的被处理水导入部、从与被处理水不同的方向将反洗用流体导入 到容器内的反洗用流体导入部，且在与配置有导电性多孔材料的空间相 同的空间的一部分中具有未配置导电性多孔材料的空间。

本发明涉及的水处理方法是以下的水处理方法：在电绝缘性的容器 中所容纳的至少一对电极之间设置电绝缘性且透水性的间隔件，在通过 间隔件所划分的容器内的多个空间中配置具有流动性的导电性多孔材 料、且在与配置有导电性多孔材料的空间相同的空间的一部分中具有未 配置导电性多孔材料的空间，交替地进行吸附工序和脱离工序，所述吸 附工序为在对电极间施加有电压的状态下将被处理水导入到容器内、使 被处理水中所含的离子吸附于导电性多孔材料；所述脱离工序为使积存 于电极间的电荷放电、使吸附于导电性多孔材料的离子脱离；在脱离工 序中，从与被处理水不同的方向将反洗用流体导入到容器内，使导电性 多孔材料流动。

发明的效果

根据本发明涉及的水处理装置，在容器内的与配置有导电性多孔材 料的空间相同的空间的一部分设置没有配置导电性多孔材料的空间、从 与被处理水不同的方向将反洗用流体导入、使导电性多孔材料流动，由 此搅拌导电性多孔材料的粒子，与导电性多孔材料的其他粒子或电极或 间隔件碰撞，因此能够容易地将在它们的表面所产生的水垢及生物膜除 去、可维持脱盐效率。

另外，根据本发明涉及的水处理方法，在容器内的与配置有导电性 多孔材料的空间相同的空间的一部分设置没有配置导电性多孔材料的 空间、在脱离工序中从与被处理水不同的方向将反洗用流体导入到容器 内、使导电性多孔材料流动，由此搅拌导电性多孔材料的粒子，与导电 性多孔材料的其他粒子或电极或间隔件碰撞，能够容易地将在它们的表 面所产生的水垢及生物膜除去、可维持脱盐效率。

就本发明的上述以外的目的、特征、观点及效果而言，由参照附图 的以下的本发明的详细的说明将会变得更加清楚。

附图说明

图1为表示本发明的实施方式1涉及的水处理装置的要部构成的立 体图。

图2为表示本发明的实施方式1涉及的水处理装置的水平截面中的 要部构成的图。

图3为本发明的实施方式1涉及的水处理装置的全体构成的图。

图4为表示使用本发明的实施方式1涉及的水处理装置的水处理系 统的例子的图。

图5为表示本发明的实施方式2涉及的水处理装置的要部构成的截 面图。

图6为表示本发明的实施方式2涉及的水处理装置的变形例的截面 图。

图7为表示本发明的实施方式3涉及的水处理装置的水平截面中的 要部构成的图。

图8为表示本发明的实施方式4涉及的水处理装置的要部构成的截 面图。

图9为表示本发明的实施方式4涉及的水处理装置的要部构成的截 面图。

图10为表示本发明的实施方式5涉及的水处理装置中的前段的水 处理单元的构成的图。

图11为表示本发明的实施方式5涉及的水处理装置中的后段的水 处理单元的构成的图。

图12为表示本发明的实施方式6涉及的水处理装置的全体构成的 图。

图13为表示本发明的实施方式6涉及的水处理装置的要部构成的 立体图。

图14为表示本发明的实施方式6涉及的水处理装置的要部构成的 截面图。

图15为表示本发明的实施方式6涉及的水处理装置中的处理的流 程的图。

具体实施方式

实施方式1.

在以下，基于附图对本发明的实施方式1涉及的水处理装置进行说 明。图1为概念性地表示本实施方式1涉及的水处理装置的要部构成的 图，图2为概念性地表示图1中所示的水处理装置的水平截面中的要部 构成的立体图，图3为表示图1中所示的水处理装置的全体构成的概略 图，以及图4为表示使用图1中所示的水处理装置的水处理系统的例子 的图。予以说明，在全部的图中，对同一部分或相当部分标注同一附图 标记。

就水处理装置1而言，用于减小被处理水中的离子浓度的脱盐处理。 就作为集电体的一对电极2a、2b(总称为电极2)而言，被相互离开而 对向配置，经由电极端子3a、3b(总称为电极端子3)而分别连接至直 流电源4。在一对电极2之间设置电绝缘性且透水性的间隔件5，将电 极2a、2b相互电绝缘。

就电极2而言，例如为将竹筒沿着其中心轴分割为2的构造，通过 使彼此的凹部对向地对接，由此在上下方向上形成具有开口部的圆筒状 的空间部。即，一对电极2各自具有弯曲为半圆状的截面形状。本实施 方式1中，一对电极2经由平板状或片状的间隔件5而一体地被形成。

将电极2及间隔件5收容于电绝缘性的容器9中，在由间隔件5划 分的容器9内的多个空间中，配置有具有流动性的导电性多孔材料7a、 7b(总称为导电性多孔材料7)。在由一对电极2形成了的圆筒状的空 间部的一个开口部(图3中为下端部)，配置有具有透水性的圆板状的 保持体6。将间隔件5的下端部接合于保持体6，导电性多孔材料7由 保持体6保持。

容器9具有：将被处理水W1导入到容器9内的被处理水导入部9a、 从与被处理水W1不同的方向将反洗用流体导入到容器9内的反洗用流 体导入部9b。另外，在由电极2、间隔件5和保持体6构成的2个空间 部分，填充规定量的导电性多孔材料7，形成导电性多孔材料7的层， 在其上部形成规定容积的空间8。予以说明，在以下的说明中，将容器 9内的由电极2、间隔件5和导电性多孔材料7的层所构成的区域称为 “电极部”。

即，就容器9而言，在与配置有导电性多孔材料7的空间相同的空 间的一部分，具有没有配置导电性多孔材料7的空间8。就该空间8而 言，设置于导电性多孔材料7与被处理水导入部9a之间。就空间8的 容积而言，是反洗时导电性多孔材料7由于流动而能够膨胀、为了充分 地将其搅拌所必要的容积，设为导电性多孔材料7的容积的1％～50％， 更优选5％～35％。

在电极2中，使用例如钛、不锈钢、铂等耐蚀性金属、或者碳片材、 碳纤维片材等化学上稳定的导电性材料。在间隔件5中，使用滤纸、无 纺布、发泡材料及多孔性膜等具有电绝缘性及透水性的多孔材料。优选 在间隔件5的周围配置绝缘性的密封材料、框材等，设为与电极2及保 持体6相互结合的构造。就间隔件5的网眼而言，为了维持绝缘性，优 选比粒状活性炭的粒径小。另外，对间隔件5的厚度并无特别限定，例 如在0.05mm～10mm的范围内任意地选择。

在保持体6中，使用透水性高的多孔材料。就保持体6而言，由于 需要确保与电极2的绝缘性，因此选择绝缘性材料。或者，在保持体6 与电极2之间配置由绝缘性材料形成的密封材料或框材。进而，可设为 将电极2、间隔件5和保持体6一体地结合的构造，也可将电极2作为 容器9的一部分而构成。另外，也可将与在容器9的下部所设置的保持 体6同样的保持体设置于空间8的上端部。

在导电性多孔材料7中，例如使用粒状活性炭、纤维状活性炭、粒 料状活性炭或粉末活性炭等、多孔且离子的吸附能力高的导电性材料。 就导电性多孔材料7的粒径及形状而言，选择不通过间隔件5及保持体 6并且接近对于间隔件5、保持体6难以引起阻塞的球形的形状的导电 性多孔材料。特别地，优选使用煤系、椰子壳系或木材系等的粒状活性 炭。就粒状活性炭的平均粒径而言，设为0.1mm～5mm，更优选设为 0.3mm～2.5mm。

通过设为以上的构成，由于导电性多孔材料7不通过间隔件5及保 持体6，因此电极2a、2b间的绝缘性得到保持。另外，通过将保持体6 也设置于电极部的上部，能够防止在反洗时导电性多孔材料7经由反洗 用流体排出配管19而从容器9流出。

予以说明，本实施方式1中，通过间隔件5将圆筒状的电极2在轴 向上分割成2个，但也能够进一步细分。该情况下，优选将电极2分割 为偶数个，在分割为4个以上的情况下，优选将正极与负极交替地配置。 另外，就电极2而言，也可在与轴向垂直的方向上分割，即使在该情况 下也优选将正极和负极交替地配置。由此，在被处理水W1沿着轴向流 动时被正极侧的导电性多孔材料7a和负极侧的导电性多孔材料7b交替 地处理，因此从被处理水W1中高效率地将离子除去。

对于本实施方式1涉及的水处理装置1的全体的构成，使用图3进 行说明。就被处理水导入配管12而言，经由被处理水导入手段13而连 接至蓄积有被处理水W1的被处理水罐11、和容器9上部的被处理水导 入部9a。被处理水导入手段13例如为送液用泵。

容器9的下部经由脱盐水排出配管14而连接至脱盐水罐15，就将 被处理水W1处理后的处理水W2而言，被蓄积于脱盐水罐15。脱盐水排 出配管14具备开闭阀14a。另外，就反洗用流体导入配管16而言，经 由反洗用流体导入手段17和开闭阀14a上部的脱盐水排出配管14，连 接至脱盐水罐15和反洗用流体导入部9b。反洗用流体导入手段17例如 为送液用泵。

予以说明，就反洗用流体导入部9b而言，可设置在容器9与脱盐 水排出配管14的连接部位以外的部位。另外，可使开闭阀14a作为流 路切换阀、以使得将脱盐水排出配管14和反洗用流体导入配管16进行 切换。

在容器9的上部，连接有用于排出作为反洗用流体的反洗水W3的 反洗用流体排出配管19。予以说明，就反洗用流体排出配管19的与容 器9的连接部位而言，可与被处理水导入部9a共用。也可在被处理水 导入配管12、反洗用流体导入配管16及反洗用流体排出配管19中分别 配置阀、以使得通过阀的开闭来控制水流。另外，也可设为分别没有设 置被处理水罐11及脱盐水罐15的构成。

另外，在图3中所示的例子中，使用处理水W2作为反洗用流体， 但反洗用流体并不限定于此，从水、气体或者它们的混合体等中选择。 在使用水作为反洗用流体的情况下，优选使用被处理水W1或处理水W2， 但可从水处理装置1的外部另外导入水。在使用空气、氮气或氧气等气 体作为反洗用流体的情况下，在反洗用流体导入手段17中使用储气瓶 或压缩机等气体供给设备。通过使用水和气体的混合体作为反洗用流 体，气泡碰撞电极2、间隔件5或导电性多孔材料7，水垢、生物膜的 剥离得到促进。

进而，就本实施方式1涉及的水处理装置1而言，不仅单独地以脱 盐处理为目的来使用，而且例如也能够构成为图4中所示的水处理系统。 就图4中所示的水处理系统而言，除了水处理装置1以外，还具备生物 处理装置20、臭氧处理装置21、反渗透膜处理装置22及促进氧化处理 装置23。就被处理水导入配管12a、12b、12c而言，经由生物处理装置 20及臭氧处理装置21而连接至水处理装置1，就脱盐水排出配管14b、 14c、14d而言，经由反渗透膜处理装置22及促进氧化处理装置23而连 接至水处理装置1。

另外，就水处理系统而言，可以是在水处理装置1中附加有选自生 物处理装置20、臭氧处理装置21、反渗透膜处理装置22及促进氧化处 理装置23中的任一个以上的装置的构成。就水处理装置1和反渗透膜 处理装置22而言，可交换进行配置的顺序。在生物处理装置20中，使 用组合有标准活性污泥法和砂过滤的装置或者膜分离生物反应器等。另 外，在臭氧处理装置21、反渗透膜处理装置22及促进氧化处理装置23 中，能够使用公知的技术。

接着，对于根据实施方式1的水处理装置的动作，分为使被处理水 W1中所含的离子吸附于导电性多孔材料7的吸附工序、和使积存于电极 2a、2b间的电荷放电而使吸附于导电性多孔材料7的离子脱离的脱离工 序来进行说明。在吸附工序中，从直流电源4经由电极端子3将电压施 加于电极2a、2b间，在打开开闭阀14a的状态下，通过被处理水导入 手段13将蓄积于被处理水罐11的被处理水W1从被处理水导入部9a导 入到电极部。

就例如含有钠离子(Na⁺)、钙离子(Ca²⁺)、氯离子(Cl^－)或硝 酸离子(NO₃ ^－)等各种离子的被处理水W1而言，通过电极部的导电性多 孔材料7的层。此时，通过从直流电源4向电极2a、2b间施加0.4V～ 5V、优选0.4V～1.3V的电压，使离子吸附于导电性多孔材料7。予以说 明，离子的种类因被处理水W1的水质等而异，并无特别限定。

使钠离子、钙离子等阳离子吸附于负极的电极2b侧的导电性多孔 材料7b，使氯离子、硝酸离子等阴离子吸附于正极的电极2a侧的导电 性多孔材料7a。由此，就被处理水W1而言，伴随着从导电性多孔材料 7的层流下，被脱盐。就处理后的处理水W2而言，通过保持体6，从容 器9的下部经过脱盐水排出配管14而蓄积于脱盐水罐15。

另一方面，就脱离工序而言，在导电性多孔材料7的离子吸附能力 降低时进行。本实施方式1中，与脱离工序同时地进行导电性多孔材料 7的反洗，使用蓄积于脱盐水罐15的处理水W2作为反洗用流体。在脱 离工序中，在关闭开闭阀14a、使电极2a、2b间短路(或者对电极2a、 2b施加有反电压)的状态下，通过反洗用流体导入手段17将蓄积于脱 盐水罐15的处理水W2从容器9下部的反洗用流体导入部9b导入到容 器9内。

如果将作为反洗用流体的处理水W2从容器9下部导入到电极部， 由于在导电性多孔材料7的上方设置有空间8，因此导电性多孔材料7 由于处理水W2而以飞舞的方式膨胀、流动，吸附于导电性多孔材料7 的离子的脱离得到促进。进而，被搅拌的导电性多孔材料7的粒子碰撞 导电性多孔材料7的其他粒子或电极2或间隔件5，由此将在它们的表 面产生的水垢、生物膜机械地剥离。另外，通过反洗将在面对空间8的 导电性多孔材料7的表面所积存的夹杂物经由反洗用流体排出配管19 而向容器9外排出，导电性多孔材料7的阻塞得到消除。

就用于将导电性多孔材料7进行反洗的反洗用流体的流速而言，设 为对于导电性多孔材料7的层膨胀而导电性多孔材料7进行流动而言充 分的速度。例如在将粒状活性炭用于导电性多孔材料7的情况下，通过 使反洗用流体的线速度为0.002m³/(min·m²)～0.8m³/(min·m²)，更 优选为0.01m³/(min·m²)～0.2m³/(min·m²)，能够高效率地进行脱离工序。

予以说明，在此对与脱离工序同时地进行导电性多孔材料7的反洗 的情形进行了说明，但也可与脱离工序独立地实施导电性多孔材料7的 反洗。但是，通过从与被处理水W1不同的方向将反洗用流体导入电极 部，双电荷层得到消除，离子从导电性多孔材料7的脱离得到促进，因 此脱离工序的时间得到缩短。

另外，在本实施方式1中，以在容器9的上部设置了被处理水导入 部9a的情形为例，但也可将被处理水导入部设置于容器9的下部、使 得在吸附工序中将被处理水W1从电极部的下方导入。在电极2a、2b间， 由于电场从正极向负极缓慢地变化，因此就电极2附近的导电性多孔材 料7而言，与间隔件5附近的导电性多孔材料7相比，更容易吸附离子、 在导电性多孔材料7的离子吸附量上产生波动。

对于这样的课题，通过在吸附工序中将被处理水W1从电极部的下 方导入，能够通过导电性多孔材料7的流动来分别使电极2附近的导电 性多孔材料7移动至间隔件5附近、使间隔件5附近的导电性多孔材料 7移动至电极2附近。由此，能够消除电极部中的导电性多孔材料7的 离子吸附量的波动、整体上使离子吸附量增大。

就本实施方式1涉及的水处理装置1而言，能够设为具有2个以上 由一对电极2、间隔件5、导电性多孔材料7和容器9构成的水处理单 元的构成。该情况下，可将各个水处理单元的电极2使用转换电路(省 略图示)来连接、使得将在进行脱离工序的水处理单元的电极2a、2b 间被充电的电荷供电至进行吸附工序的水处理单元的电极2。由此，在 开始吸附工序的水处理单元的电极2a、2b间施加电压、作为脱盐处理 所需的电能来使用。

如上所述，根据本实施方式1涉及的水处理装置及水处理方法，在 容器9内的与配置有导电性多孔材料7的空间相同的空间的一部分，设 置没有配置导电性多孔材料7的空间8，从与被处理水W1不同的方向将 反洗用流体导入到容器9内的电极部，使导电性多孔材料7流动，由此 导电性多孔材料7的粒子被搅拌，与导电性多孔材料7的其他粒子或电 极2或间隔件5碰撞，因此能够容易地将在它们的表面所产生的水垢及 生物膜除去，可维持脱盐效率。

另外，通过充分地搅拌导电性多孔材料7，吸附于导电性多孔材料 7的离子的脱离得到促进，与以往相比能够缩短脱离工序所需的时间。 进而，通过使空间8的容积成为适当的大小，能够抑制反洗时的导电性 多孔材料7的流出，且导电性多孔材料7的阻塞通过反洗而得到消除。 由此，根据本实施方式1，得到维护容易、可维持离子吸附能力即脱盐 效率的水处理装置。

另外，通过设为具备多个水处理单元的构成，将在进行脱离工序的 水处理单元中被充电的电荷供给至进行吸附工序的水处理单元，能够将 电力回收，能够抑制运转所需的消耗电力量。

实施方式2.

图5为概念性地表示本发明的实施方式2涉及的水处理装置的要部 构成的图，图6为表示图5中所示的水处理装置的变形例的图。就本实 施方式2涉及的水处理装置而言，是将一对电极2和间隔件5配置为同 心圆状。即使在本实施方式2中，也与上述实施方式1同样地，在导电 性多孔材料7的层的上方设置被处理水导入部，在导电性多孔材料7与 被处理水导入部之间设置在反洗时用于使导电性多孔材料7流动的空 间。

就本实施方式2涉及的水处理装置而言，具备圆筒状电极(电极2b) 和设置于圆筒状电极的内侧的与圆筒状电极同轴的中心电极(电极2a) 作为一对电极2。在圆筒状电极与中心电极之间，配置有与圆筒状电极 同轴的圆筒状的间隔件5。中心电极和圆筒状电极分别经由电极端子3a、 3b用绝缘电线而连接至直流电源4。

另外，在图6中所示的变形例中，在图5中所示的水处理装置的圆 筒状电极的外侧，进一步同轴地配置圆筒状的容器9，在圆筒状电极与 容器9的间隙部分也配置有导电性多孔材料7c。在该变形例中，通过在 圆筒状电极的外侧设置容器9，保持装置外周部分的绝缘性。另外，通 过在圆筒状电极与容器9之间配置导电性多孔材料7c，被保持于水处理 装置1的导电性多孔材料7的量增大、能够减小对导电性多孔材料7进 行补充或更换的频率。予以说明，对于其他的构成，由于与上述实施方 式1同样，因此省略说明。

根据本实施方式2，不仅有与上述实施方式1同样的效果，而且通 过将中心电极、间隔件5和圆筒状电极配置为同心圆状，能够将圆筒状 电极作为容器9的一部分来使用，水处理装置的组装变得容易。另外， 通过将电极部设为环状构造，与长方体的反应槽相比，难以产生死水域， 能够有效率地进行脱盐处理。另外，就棒状的中心电极附近的导电性多 孔材料7a而言，由于容易被反洗用流体搅拌，因此导电性多孔材料7a 的混合性提高，能够有效率地对电极部进行反洗。

实施方式3.

图7为概念性地表示本发明的实施方式3涉及的水处理装置的水平 截面中的要部构成的立体图。就本实施方式3涉及的水处理装置而言， 具备两对棒状的电极2a、2b、2c、2d(总称为电极2)。容器9被正交 的二个间隔件5a、5b划分为四个空间，各电极2在这四个空间的各个 中相互等间隔地配置。本实施方式3中，也与上述实施方式1同样地， 在导电性多孔材料7的层的上方设置被处理水导入部，在导电性多孔材 料7与被处理水导入部之间，设置在反洗时用于使导电性多孔材料7流 动的空间。

就各电极2而言，以相互的间隔变为均等的方式在圆筒状的容器9 的内部在周向上以等角度(90°)配置，在各电极2之间，将彼此隔开 的间隔件5a、5b以通过中心部的方式被配置为放射状。电极2a、2c经 由电极端子3a、3c而连接至直流电源4的正极，电极2b、2d经由电极 端子3b、3d而连接至直流电源4的负极。予以说明，对于其他的构成， 由于与上述实施方式1同样，因此省略说明。

本实施方式3中，容器9的形状并不限定于圆筒状，例如能够以多 边形的筒状、将圆弧等曲线和直线组合的筒状、或者长方体等任意地构 成。另外，可将电极2a、2b配成对，将电极2c、2d配成另一对，使得 作为相互独立的2个水处理单元来运转。

根据本实施方式3，不仅有与上述实施方式1同样的效果，而且通 过将两对棒状的电极2在圆筒状的容器9中在周向上以等间隔配置，被 处理水变得容易在容器9内流动。另外，通过将电极2均等地配置，有 效率地将离子从被处理水除去。

实施方式4.

图8为概念性地表示本发明的实施方式4涉及的水处理装置的要部 构成的截面图，图9为从上方看图8中由A-A表示的截面的图。本实施 方式4涉及的水处理装置1具备：相互平行且等间隔地配置的三个平板 状的电极2a、2b、2c(总称为电极2)、和与电极2平行地配置的二个 间隔件5a、5b。

在中央所配置的电极2b为共用电极，是与两侧的电极2a、2c不同 的极性。即，以中央部的电极2b作为共用电极，构成2个脱盐处理部。 在图9中所示的例子中，电极2a、2c经由电极端子3a、3c而连接至直 流电源4的正极，电极2b经由电极端子3b连接至直流电源4的负极。 就各电极2与直流电源4而言，可通过空间8来连接，也可通过容器9 的侧面来连接。

在各电极2与间隔件5a、5b的间隙，填充规定量的导电性多孔材 料7a、7b、7c、7d(总称为导电性多孔材料7)，形成导电性多孔材料 7的层。另外，与上述实施方式1同样地，在导电性多孔材料7的层的 上方设置被处理水导入部9a，在导电性多孔材料7与被处理水导入部 9a之间，设置在反洗时用于使导电性多孔材料7流动的空间8。

本实施方式4中，如图8中所示，将反洗用流体导入配管16a、16b、 16c、16d(总称为反洗用流体导入配管16)连接至容器9的侧面的下部。 另外，在保持有导电性多孔材料7的保持体6的下部，设置有下部空间 18。予以说明，对于其他的构成，由于与上述实施方式1同样，因此省 略说明。

根据本实施方式4，不仅有与上述实施方式1同样的效果，而且由 于将三个平板状的电极2和二个间隔件5a、5b以均等的间隔配置、将 中央部的电极2b作为共用电极而构成2个脱盐处理部，因此实现电极 部的小型化，实现设置场所的省空间化。

另外，通过将反洗用流体从导电性多孔材料7的层的侧面导入，导 电性多孔材料7的层不均匀地流动，附着于导电性多孔材料7的层的水 垢等容易被除去。进而，由于在保持体6的下部设置有下部空间18，因 此在反洗时将反洗用流体导入到电极部时，在反洗用流体在下部空间18 中充满的状态下使电极部上升，因此反洗用流体容易在电极部均等地流动。

实施方式5.

图10为表示本发明的实施方式5涉及的水处理装置的前段的水处 理单元的构成的概念图，图11为表示与图10中所示的水处理单元连接 的后段的水处理单元的构成的概念图。就本实施方式5涉及的水处理装 置而言，具备多个包含一对电极2、间隔件5、导电性多孔材料7及容 器9的水处理单元10a、10b，串联地连接。

就各水处理单元10a、10b而言，在导电性多孔材料7的层的上方 设置被处理水导入部9a，在导电性多孔材料7与被处理水导入部9a之 间，设置在反洗时用于使导电性多孔材料7流动的空间8。

在前段的水处理单元10a中，就被处理水W1而言，经由被处理水 导入配管12a、12b而分别被导入到导电性多孔材料7a、7b。此时，开 闭阀27a、27b、27c打开。就由正极侧的导电性多孔材料7a所处理的 处理水和由负极侧的导电性多孔材料7b所处理的处理水而言，被分开 地回收，以在后段的水处理单元10b中用与前段的水处理单元10a相反 的极性的导电性多孔材料7b、7a处理的方式将其导入。

即，就由前段的水处理单元10a的正极侧的导电性多孔材料7a所 处理的处理水而言，经由脱盐水排出配管26a而被导入到后段的水处理 单元10b的负极侧的导电性多孔材料7b。另外，就由前段的水处理单元 10a的负极侧的导电性多孔材料7b所处理的处理水而言，经由脱盐水排 出配管26b而被导入到后段的水处理单元10b的正极侧的导电性多孔材料7a。

另外，在水处理单元10a、10b的间隔件5的上方，分别配置不使 水通过的隔板50。由此，能够使得不将水处理单元10a、10b的正极侧 与负极侧的处理水混合。予以说明，就被处理水导入配管12a、12b而 言,可以为没有分支的构成，或者也可以设为分支为2根以上的构成。

就反洗用流体导入配管16a、16b而言,连接至与前段的水处理单元 10a的脱盐水排出配管26a、26b的开闭阀27a、27b相比靠近水处理单 元10a侧。另外，就反洗用流体导入配管16c而言,连接至与后段的水 处理单元10b的脱盐水排出配管26c、26d所合流的配管的开闭阀27c 相比靠近水处理单元10b侧。反洗用流体排出配管19a、19b、19c分别 在前段的水处理单元10a中被连接至被处理水导入配管12，在后段的水 处理单元10b中被连接至脱盐水排出配管26a、26b。

另外，就水处理单元10b的反洗用流体排出配管19b、19c而言,分别连接至与脱盐水排出配管26b、26a的开闭阀27b、27a相比靠近水处理单元10b侧。予以说明，就反洗用流体排出配管19而言,可设为分别 直接连接至前段的水处理单元10a和后段的水处理单元10b中的空间8 的上方的容器9的构成。

对于本实施方式5涉及的水处理装置中的脱离工序的水的流动进行 说明。在前段的水处理单元10a中的脱离工序中，在关闭开闭阀27a、 27b的状态下，通过反洗用流体导入手段(省略图示)，作为反洗用流 体的反洗水W3经由反洗用流体导入配管16a、16b及脱盐水排出配管 26a、26b而被导入到电极部。就反洗水W3而言,在使电极部的导电性多 孔材料7流动后，经由被处理水导入配管12a、12b而从反洗用流体排 出配管19a被排出。

另外，在后段的水处理单元10b中的脱离工序中，在关闭开闭阀27c 的状态下，通过反洗用流体导入手段(省略图示)，作为反洗用流体的 反洗水W3经由反洗用流体导入配管16c及脱盐水排出配管26c、26d而 被导入到电极部。就反洗水W3而言,在使电极部的导电性多孔材料7流 动后，经由脱盐水排出配管26a、26b而从反洗用流体排出配管19b、19c 被排出。

予以说明，可设为在前段的水处理单元10a与后段的水处理单元 10b之间所配置的脱盐水排出配管26a、26b中没有配置开闭阀27a、27b、 反洗用流体导入配管16a、16b及反洗用流体排出配管19b、19c的构成。 该情况下，就被导入到后段的水处理单元10b的反洗用流体而言,经由 脱盐水排出配管26a、26b而被导入到前段的水处理单元10a，经由被处 理水导入配管12a、12b而从反洗用流体排出配管19a被排出。通过设 为这样的构成，能够实现装置的配管的简化，同时减少反洗用流体的量。

予以说明，在图10和图11中所示的例子中，通过使连接至前段的 水处理单元10a的脱盐水排出配管26a、26b交叉，使得对于后段的水 处理单元10b，将被处理水导入到与前段相反的极性的导电性多孔材料 7，但也可不使脱盐水排出配管26a、26b交叉，以后段的水处理单元10b 的电极2的极性变得与前段的水处理单元10a的电极2左右相反的方式 配置。

在此，对于将2个水处理单元10a、10b串联地配置的情形进行了 说明，但也可设为将3个以上的水处理单元串联地配置的构成。该情况 下，就连接至最后段的水处理单元而言,设为图11中所示的构成，其以 外的水处理单元设为图10中所示的构成，在从第2个至最后段的1个 前段的水处理单元中，代替被处理水导入配管12a、12b而连接脱盐水 排出配管26a、26b。

根据本实施方式5，不仅有与上述实施方式1同样的效果，而且将 多个水处理单元串联地连接，将由前段的水处理单元的正极侧的导电性 多孔材料7a所处理的处理水和由负极侧的导电性多孔材料7b所处理的 处理水分开地回收，使得对于后段的水处理单元10b，供给至与前段相 反的极性的导电性多孔材料7，因此能够高效率将离子除去。

实施方式6.

图12为概略地表示本发明的实施方式6涉及的水处理装置的全体 构成的图，图13及图14为概略地表示本实施方式6涉及的水处理装置 的要部构成的立体图和水平截面图。本实施方式6涉及的水处理装置具 备：分别检测被处理水W1、处理水W2及反洗后的反洗水W3的离子浓度 的第1传感器51a、第2传感器51b及第3传感器51c(总称为传感器 51)；和取得利用这些传感器51所得到的检测结果、控制第1阀52a、 第2阀52b及第3阀52c(总称为阀52)的开闭和向电极2a、2b间的 电压施加的控制部53。

在被处理水导入配管12中,设置第1传感器51a及第1阀52a。第 1阀52a是选择经由被处理水导入配管12而将被处理水W1导入到容器 9的流路和经由反洗用流体排出配管19而将反洗后的反洗水W3从容器 9排出的流路中的任一者的切换阀。

另外，在脱盐水排出配管14中,设置第2阀52b及第2传感器51b， 在反洗用流体导入配管16中设置第3阀52c。予以说明，在图12中所 示的例子中，反洗用流体导入配管16连接至脱盐水罐15，但也可连接 至与脱盐水排出配管14的第2阀52b相比靠近容器9侧。另外，可使 用流路切换阀作为第2阀52b、将反洗用流体导入配管16直接连接至第 2阀52b而省略第3阀52c。另外，可将反洗用流体排出配管19的连接 部位设为被处理水导入部9a以外的部位，分别设置开闭阀。

就控制部53而言，经由控制电缆54与被处理水导入手段13、传感 器51、阀52、反洗用流体导入手段17及直流电源4连接。就控制部53 而言，在吸附工序中，由通过第1传感器51a及第2传感器51b所分别 检测出的被处理水W1及处理水W2的离子浓度，求出导电性多孔材料7 产生的离子除去率。另外，就控制部53而言，在脱离工序中，由通过 第3传感器51c所检测出的反洗水W3的离子浓度，求出导电性多孔材 料7的离子脱离率。

予以说明，就传感器51而言，为例如使用有离子电极的离子浓度 测定装置，可使得根据目的来检测特定的金属离子的浓度。进而，传感 器51也可包含检测残留氯、残留农药及有机物的浓度等水质的传感器、 检测流量的传感器等多个传感器。

另外，电极2及间隔件5均在铅直方向上配设，导电性多孔材料7 以其最上部变得比电极2高且比间隔件5低的方式配置。因此，如图13 中所示，在一个水处理装置中，存在：配置有电极2的区域的导电性多 孔材料7A和没有配置电极2的区域的导电性多孔材料7B，用下层的导 电性多孔材料7A将离子除去，用上层的导电性多孔材料7B将有机物除 去。

另外，如图14中所示，一对电极2各自为具有弯曲成U字型的凹 部的截面形状，在一个电极2a的凹部的内部配置另一电极2b的一部分。 就间隔件5而言，在电极2的周围配置成袋状，防止在正极侧和负极侧 所配置的导电性多孔材料7接触而短路。予以说明，对于其他的构成， 与上述实施方式1同样，因此省略说明。

在本实施方式6涉及的水处理装置中，对于交替地实施进行脱盐处 理的吸附工序和使导电性多孔材料7的离子吸附能力恢复的脱离工序时 的处理的流程，使用图12和图15进行说明。予以说明，就图15的流 程图中所示的处理而言，通过控制部53来控制。在将全部的阀52关闭、 传感器51等的设备关的状态下开始吸附工序。

在步骤S1中，通过直流电源4将电压施加于电极2a、2b间。接着， 在步骤S2中，将第1阀52a向被处理水导入配管12的方向打开，使被 处理水导入配管12开通，同时打开第2阀52b，使脱盐水排出配管14 开通。接着，在步骤S3中，打开第1传感器51a和第2传感器51b。

接着，在步骤S4中，打开被处理水导入手段13，将蓄积于被处理 水罐11的被处理水W1经由被处理水导入配管12而从被处理水导入部 9a导入到电极部，进行脱盐处理。在脱盐处理中，在电极部形成双电荷 层，使被处理水W1中的离子吸附于导电性多孔材料7。被脱盐了的处理 水W2从容器9的下部经由脱盐水排出配管14而被排出，蓄积于脱盐水 罐15。

接着，在步骤S5中，通过第1传感器51a及第2传感器51b分别 检测出被处理水W1和处理水W2的离子浓度，基于这些离子浓度，算出 导电性多孔材料7产生的被处理水W1的离子除去率。在步骤S6中，在 离子除去率为规定值以上的情况下(YES)，继续步骤S5的吸附工序。 另外，在步骤S6中，在离子除去率比规定值小的情况下(NO)，判断 为导电性多孔材料7的离子吸附能力降低，进入步骤S7。

在步骤S7中，关闭被处理水导入手段13，停止向电极部的被处理 水W1的导入，在步骤S8中，关闭第1阀52a、第2阀52b。接着，在 步骤S9中停止向电极2的电压施加，在步骤S10中将在电极2a、2b间 被充电的电荷、即积存于导电性多孔材料7的电荷放电。

然后，在步骤S11中，将第1阀52a向反洗用流体排出配管19的 方向打开，使反洗用流体排出配管19开通，同时打开第3阀52c，使反 洗用流体导入配管16开通。接着，在步骤S12中，打开第3传感器51c， 在步骤S13中，打开反洗用流体导入手段17，将反洗用流体从反洗用流 体导入部9b导入电极部，与脱离工序一起进行反洗。

接着，在步骤S14中，通过第3传感器51c检测出反洗后的反洗水 W3的离子浓度，基于该离子浓度，算出导电性多孔材料7的离子脱离率。 在步骤S15中，在离子脱离率比规定值小的情况下(NO)，继续脱离工 序。另外，在步骤S15中，在离子脱离率为规定值以上的情况下(YES)， 判断为导电性多孔材料7的离子吸附能力恢复，进入步骤S16。

在步骤S16中，关闭反洗用流体导入手段17，停止向电极部的反洗 用流体的导入，接着，在步骤S17中，关闭第3传感器51c。进而，在 步骤S18中，关闭第1阀52a及第3阀52c。然后，在步骤S19中，判 定是否继续脱盐处理，在判断为继续的情况下(YES)，返回到步骤S1。在步骤S19中，在判断为不继续脱盐处理的情况下(NO)，结束处理。

予以说明，在步骤S19中，可使得由被处理水罐11的被处理水W1 的量来判断是否继续脱盐处理。该情况下，在被处理水罐11中蓄积着 规定量以上的被处理水W1的情况下，继续脱盐工序。或者，可不依赖 于利用传感器51的离子浓度的检测结果，以规定时间来切换吸附工序 和脱离工序。

根据本实施方式6，不仅有与上述实施方式1同样的效果，而且通 过以导电性多孔材料7的最上部变得比电极2高的方式配置，能够用配 置有电极2的区域的导电性多孔材料7A将离子除去，用没有配置电极2 的区域的导电性多孔材料7B将有机物除去，同时地将离子和有机物除 去成为可能。

另外，由于使得通过传感器51检测出被处理水W1、处理水W2及反 洗后的反洗水W3的离子浓度来求出导电性多孔材料7的离子除去率和 离子脱离率，因此在吸附工序中，当导电性多孔材料7的离子吸附能力 降低时能够切换为脱离工序，在脱离工序中，当导电性多孔材料7的离 子吸附能力充分地恢复时能够切换为吸附工序。予以说明，就本发明而言，在该发明的范围内，可以将各实施方式自由地组合或者将各实施方 式适当地进行变形、省略。

附图标记的说明

1 水处理装置、2、2a、2b、2c、2d 电极、3、3a、3b、3c、3d 电极端子、4 直流电源、5、5a、5b 间隔件、6 保持体、7、7a、7b、 7c、7A、7B 导电性多孔材料、8 空间、9 容器、9a 被处理水导入 部、9b 反洗用流体导入部、10a、10b 水处理单元、11 被处理水罐、 12、12a、12b被处理水导入配管、13 被处理水导入手段、14、14b、 14c、14d、26、26a、26b、26c、26d 脱盐水排出配管、14a 开闭阀、 15 脱盐水罐、16、16a、16b、16c、16d 反洗用流体导入配管、17反 洗用流体导入手段、18 下部空间、19、19a、19b、19c 反洗用流体 排出配管、20 生物处理装置、21 臭氧处理装置、22 反渗透膜处理 装置、23 促进氧化处理装置、27a、27b、27c开闭阀、50 隔板、 51a 第1传感器、51b 第2传感器、51c 第3传感器、52a 第1阀、 52b 第2阀、52c 第3阀、53 控制部、54 控制电缆。

Claims (17)

1.一种水处理装置，其特征在于，具备：

相互离开而对向配置的至少一对电极；

在所述一对电极之间设置的电绝缘性且透水性的间隔件；

容纳所述电极及所述间隔件的电绝缘性的容器；和

导电性多孔材料，其在由所述间隔件所划分的所述容器内的多个空间中分别被配置、具有流动性，

所述容器具有将被处理水导入到所述容器内的被处理水导入部、和从与被处理水不同的方向将反洗用流体导入到所述容器内的反洗用流体导入部，且在配置有所述导电性多孔材料的所述空间的上部具有在以对所述电极间施加有电压的状态下将被处理水导入到所述容器内、使被处理水中所含的离子吸附于所述导电性多孔材料的期间未配置所述导电性多孔材料的空间，

未配置所述导电性多孔材料的所述空间为：在导入反洗用流体、使积存于所述电极间的电荷放电、使吸附于所述导电性多孔材料的离子脱离的期间使所述导电性多孔材料流动的空间。

2.根据权利要求1所述的水处理装置，其特征在于，所述容器在所述导电性多孔材料与所述被处理水导入部之间具有未配置所述导电性多孔材料的所述空间。

3.根据权利要求1或2所述的水处理装置，其特征在于，具备：

连接至所述被处理水导入部的被处理水导入配管；

将对被处理水处理后的处理水从所述容器排出的脱盐水排出配管；

连接至反洗用流体导入部的反洗用流体导入配管；

将反洗用流体从所述容器排出的反洗用流体排出配管；

在所述被处理水导入配管、所述脱盐水排出配管、所述反洗用流体导入配管及所述反洗用流体排出配管中所分别设置的阀；

至少分别检测被处理水、处理水及反洗后的反洗用流体的离子浓度的多个传感器；

控制部，该控制部使用通过所述传感器所检测出的离子浓度来算出所述导电性多孔材料产生的被处理水的离子除去率和所述导电性多孔材料的离子脱离率，基于所算出的离子除去率及离子脱离率来控制所述阀的开闭及对所述电极间的电压施加。

4.根据权利要求1或2所述的水处理装置，其特征在于，在所述容器的内部设置有保持所述导电性多孔材料的透水性的保持体，在所述保持体与所述容器的底部之间具有用于蓄积反洗用流体的空间。

5.根据权利要求1或2所述的水处理装置，其特征在于，所述导电性多孔材料为粒状活性炭。

6.根据权利要求1或2所述的水处理装置，其特征在于，所述电极及所述间隔件均配设在铅直方向上，将所述导电性多孔材料以如下方式配置：其最上部变得比所述电极高且比所述间隔件低。

7.根据权利要求1或2所述的水处理装置，其特征在于，所述一对电极各自具有半圆状的截面形状，以相互的凹部对向的方式配置，经由平板状的所述间隔件而一体地形成。

8.根据权利要求1或2所述的水处理装置，其特征在于，作为所述一对电极，具备圆筒状电极和在所述圆筒状电极的内侧所设置的与所述圆筒状电极同轴的中心电极，在所述圆筒状电极与所述中心电极之间设置有与所述圆筒状电极同轴的圆筒状的所述间隔件。

9.根据权利要求8所述的水处理装置，其特征在于，所述容器为与所述圆筒状电极同轴的圆筒状，在所述容器与所述圆筒状电极之间配置有导电性多孔材料。

10.根据权利要求1或2所述的水处理装置，其特征在于，具备两对棒状电极作为所述电极，所述容器被正交的二个所述间隔件划分为四个空间，所述棒状电极在所述四个空间的各个中相互等间隔地设置。

11.根据权利要求1或2所述的水处理装置，其特征在于，具备相互平行且等间隔地配置的三个平板状电极作为所述电极，在中央所配置的所述平板状电极为共用电极，是与两侧的所述平板状电极不同的极性。

12.根据权利要求1或2所述的水处理装置，其特征在于，所述一对电极各自为具有凹部的截面形状，在一个所述电极的凹部中配置有另一个所述电极的一部分。

13.根据权利要求1或2所述的水处理装置，其特征在于，具备多个包含所述一对电极、所述间隔件、所述导电性多孔材料及所述容器的水处理单元，各个所述水处理单元的所述电极经由转换电路而相互连接，就在任一个所述水处理单元被充电的电荷而言，经由所述转换电路而向其他所述水处理单元供电。

14.根据权利要求1或2所述的水处理装置，其特征在于，将多个包含所述一对电极、所述间隔件、所述导电性多孔材料及所述容器的水处理单元串联地连接，将由前段的所述水处理单元的正极侧的所述导电性多孔材料所处理的处理水和由负极侧的所述导电性多孔材料所处理的处理水分开地回收，以在后段的所述水处理单元中由与前段的所述水处理单元相反的极性的所述导电性多孔材料来处理的方式导入。

15.一种水处理方法，其特征在于，其为以下的水处理方法：通过在电绝缘性的容器中容纳的至少一对电极之间设置电绝缘性且透水性的间隔件、在通过所述间隔件所划分的所述容器内的多个空间中配置具有流动性的导电性多孔材料、且在配置有所述导电性多孔材料的所述空间的上部具有在吸附工序中未配置所述导电性多孔材料的空间的水处理装置来执行，

交替地进行所述吸附工序和脱离工序，

所述吸附工序为在对所述电极间施加有电压的状态下将被处理水导入到所述容器内、使被处理水中所含的离子吸附于所述导电性多孔材料，

所述脱离工序为从与被处理水不同的方向将反洗用流体导入到所述容器内、使积存于所述电极间的电荷放电、使吸附于所述导电性多孔材料的离子脱离；

在所述吸附工序中未配置所述导电性多孔材料的所述空间为：在所述脱离工序中，使所述导电性多孔材料流动的空间。

16.根据权利要求15所述的水处理方法，其特征在于，在所述吸附工序中，分别检测被处理水和对被处理水处理后的处理水的离子浓度，基于这些离子浓度求出所述导电性多孔材料产生的被处理水的离子除去率，在离子除去率为规定值以上的情况下继续所述吸附工序，在离子除去率比规定值小的情况下切换为所述脱离工序。

17.根据权利要求15或16所述的水处理方法，其特征在于，在所述脱离工序中，检测反洗后的反洗用流体的离子浓度，基于该离子浓度来求出所述导电性多孔材料的离子脱离率，在离子脱离率比规定值小的情况下继续所述脱离工序，在离子脱离率为规定值以上的情况下切换为所述吸附工序。

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