CN109219579A - 净化单元及净化装置 - Google Patents

Abstract

净化单元(1)具有第1导电体(10)、第2导电体(20)和第3导电体(30)。而且，第1导电体的至少一部分与第3导电体的一个面电连接，第2导电体的至少一部分与第3导电体的另一个面电连接。此外，第1导电体的至少一部分与含氧的气相(50)接触，第2导电体的至少一部分与被处理体接触。净化装置(100)具备上述净化单元、用于将净化单元及待通过净化单元净化的废水(90)保持在内部的处理槽(80)。而且，净化单元以第1导电体的至少一部分与气相接触、且第2导电体的至少一部分与废水接触的方式设置。

Description

净化单元及净化装置

技术领域

本发明涉及净化单元和净化装置。详细而言，本发明涉及用于净化废水和土壤等被处理体的净化单元以及使用了该净化单元的净化装置。

背景技术

以往，为了除去废水中所含的有机物等，提供了各种水处理方法。具体而言，提供了利用微生物的好氧呼吸的活性污泥法、利用微生物的厌氧呼吸的厌氧性处理法等水处理方法。

活性污泥法中，将含有微生物的泥(活性污泥)和废水在生物反应槽中混合，将用于使微生物将废水中的有机物氧化分解所需的空气送入生物反应槽中进行搅拌，由此净化废水。但是，活性污泥法中，生物反应槽的曝气需要巨大的电力。另外，微生物进行氧呼吸而活跃地进行代谢，其结果是，产生作为工业废弃物的大量的污泥(微生物的残骸)。

相对于此，在厌氧性处理法中不需要曝气，因此与活性污泥法相比，能够大幅降低必要电量。另外，由于微生物所获得的自由能较小，因此污泥产生量减少。作为利用这样的厌氧性处理法的废水处理装置，公开了使厌氧性微生物附着在使用了储氢合金的粒子的载体上的装置(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平1-47494号公报

发明内容

但是，在以往的厌氧性处理法中，存在作为厌氧呼吸的产物产生大量含有可燃性且具有特有的臭味的甲烷气体的生物气体的问题。

本发明是鉴于这样的现有技术所具有的课题而完成的。而且，本发明的目的在于提供一种能够降低污泥产生量且能够抑制生物气体的产生的净化单元以及使用了该净化单元的净化装置。

为了解决上述课题，本发明的第一方式的净化单元具有：第1导电体、与第1导电体不同的第2导电体、及与第1导电体以及第2导电体不同的第3导电体。而且，第1导电体的至少一部分与第3导电体的一个面电连接，第2导电体的至少一部分与第3导电体的另一个面电连接。此外，第1导电体的至少一部分与含氧的气相接触，第2导电体的至少一部分与被处理体接触。

本发明的第二方式的净化装置具备上述净化单元、和用于将净化单元及待通过净化单元净化的废水保持在内部的处理槽。而且，净化单元以第1导电体的至少一部分与气相接触且第2导电体的至少一部分与废水接触的方式设置。

本发明的第三方式的净化装置具备上述净化单元。而且，净化单元以第1导电体的至少一部分与气相接触且第2导电体的至少一部分与待通过净化单元净化的土壤接触的方式设置。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式的净化装置的一例的立体图。

图2是沿图1中的A-A线的剖视图。

图3是表示上述净化装置中的净化单元的分解立体图。

图4是表示本发明的第一实施方式的净化装置的另一例的剖视图。

图5是表示本发明的第二实施方式的净化单元的例子的剖视图。

图6是表示本发明的第三实施方式的净化单元的例子的剖视图。

图7是表示本发明的第四实施方式的净化单元的例子的剖视图。

图8是表示本发明的第五实施方式的净化单元的例子的剖视图。

图9是表示本发明的第六实施方式的净化单元的例子的剖视图。

具体实施方式

以下，对本实施方式的净化单元及净化装置进行详细说明。另外，为了便于说明，附图的尺寸比例被夸大，有时与实际的比率不同。

[第一实施方式]

如图1及图2所示，本实施方式的净化装置100具备净化单元1。而且，净化单元1具备由作为第1导电体的正极10、作为第2导电体的负极20以及作为第3导电体的离子移动层30构成的净化结构体40。在净化单元1中，正极10以与离子移动层30的一个面30a接触的方式配置，负极20以与离子移动层30的与面30a相反侧的面30b接触的方式配置。而且，正极10的气体扩散层12与离子移动层30接触，防水层11向气相50侧露出。

而且，如图3所示，净化结构体40与盒基材60层叠。盒基材60是沿着正极10的面10a的外周部的U字状的框部件，上部开口。即，盒基材60是用第二柱状部件62连结两根第一柱状部件61的底面而成的框部件。并且，如图2所示，盒基材60的侧面63与正极10的面10a的外周部接合，侧面63的相反侧的侧面64与板部件70的面70a的外周部接合。

如图2所示，将净化结构体40、盒基材60以及板部件70层叠而成的净化单元1以形成气相50的方式配置在处理槽80的内部。在处理槽80的内部保持有作为被处理体的废水90，正极10、负极20和离子移动层30浸渍在废水90中。

如后所述，正极10具备具有防水性的防水层11，板部件70由不使废水90透过的平板状的板材构成。因此，保持在处理槽80的内部的废水90与盒基材60的内部隔开，由净化结构体40、盒基材60以及板部件70形成的内部空间成为气相50。而且，在净化装置100中，按照该气相50向外部气体开放、或者例如通过泵从外部向该气相50供给空气的方式构成。

(第1导电体(正极))

如图1和图2所示，作为本实施方式的第1导电体的正极10由具备防水层11和以与防水层11接触的方式重叠的气体扩散层12的气体扩散电极构成。通过使用这样的薄板状的气体扩散电极，能够容易地向正极10中的催化剂供给气相50中的氧。

正极10中的防水层11是兼具防水性和氧透过性的层。防水层11按照将净化单元1中的电化学系统中的气相50与液相良好地分离、并允许氧从气相50向液相的移动的方式构成。即，防水层11能够使气相50中的氧透过并向气体扩散层12移动，并且抑制废水90向气相50侧移动。另外，这里所说的“分离”是指物理地隔断。

防水层11与具有含氧气体的气相50接触，使气相50中的氧扩散。而且，防水层11在图2所示的结构中，对气体扩散层12大致均匀地供给氧。因此，防水层11优选为能够使该氧扩散的多孔质体。另外，由于防水层11具有防水性，因此能够抑制多孔质体的细孔由于结露等而堵塞，氧的扩散性降低。另外，由于废水90难以渗入防水层11的内部，因此从防水层11的与气相50接触的面到与气体扩散层12相对的面，能够使氧有效地流通。

防水层11优选由织布或无纺布形成为片状。另外，构成防水层11的材料只要具有防水性、能够使气相50中的氧扩散即可，没有特别限定。作为构成防水层11的材料，例如可以使用选自由聚乙烯、聚丙烯、聚丁二烯、尼龙、聚四氟乙烯(PTFE)、乙基纤维素、聚-4-甲基戊烯-1、丁基橡胶以及聚二甲基硅氧烷(PDMS)组成的组中的至少一种。这些材料容易形成多孔质体，进而防水性也高，因此能够抑制细孔的堵塞而提高气体扩散性。另外，防水层11优选在防水层11及气体扩散层12的层叠方向X上具有多个贯通孔。

为了提高防水性，防水层11也可以根据需要使用防水剂实施防水处理。具体而言，也可以使构成防水层11的多孔质体附着聚四氟乙烯等防水剂，提高防水性。

正极10中的气体扩散层12优选具备多孔质的导电性材料和担载于该导电性材料中的催化剂。另外，气体扩散层12也可以由多孔质且具有导电性的催化剂构成。通过在正极10中具备这样的气体扩散层12，能够使通过后述的局部电池反应生成的电子在负极20与催化剂之间导通。即，如后所述，在气体扩散层12中担载有催化剂，进而催化剂为氧还原催化剂。而且，通过电子从负极20通过气体扩散层12向催化剂移动，从而能够通过催化剂进行由氧、氢离子及电子引起的氧还原反应。

在正极10中，为了确保稳定的性能，优选氧高效地透过防水层11及气体扩散层12而供给至催化剂。因此，气体扩散层12优选为从与防水层11相对的面到相反侧的面具有多个供氧透过的细孔的多孔质体。另外，气体扩散层12的形状特别优选为三维的筛网状。通过为这样的筛网状，能够对气体扩散层12赋予高的氧透过性和导电性。

在正极10中，为了向气体扩散层12有效地供给氧，优选防水层11经由粘接剂与气体扩散层12接合。由此，扩散的氧直接供给到气体扩散层12，能够有效地进行氧还原反应。从确保防水层11与气体扩散层12之间的粘接性的观点出发，粘接剂优选设置于防水层11与气体扩散层12之间的至少一部分中。但是，从提高防水层11与气体扩散层12之间的粘接性、长期稳定地向气体扩散层12供给氧的观点出发，粘接剂更优选设置在防水层11与气体扩散层12之间的整个面上。

作为粘接剂，优选具有氧透过性的粘接剂，可以使用包含选自由聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸-苯乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、氯丁二烯橡胶和硅酮组成的组中的至少一种的树脂。

在此，进一步详细说明本实施方式中的正极10的气体扩散层12。如上所述，气体扩散层12可以形成为具备多孔质的导电性材料和担载于该导电性材料中的催化剂的构成。

气体扩散层12中的导电性材料可以由选自由石墨箔、碳纸、碳布和不锈钢(SUS)组成的组中的一种以上的材料构成。更详细地进行说明，气体扩散层12中的导电性材料例如可以由选自由碳系物质、导电性聚合物、半导体及金属组成的组中的一种以上的材料构成。碳系物质是指以碳为构成成分的物质。作为碳系物质的例子，例如可以举出石墨、活性炭、炭黑、VULCAN(注册商标)XC-72R、乙炔黑、炉法炭黑、超导乙炔黑(DENKA BLACK)等碳粉、石墨毡、碳绒、碳织布等碳纤维、碳板、碳纸、碳盘、碳布、碳轮、将碳粒子压缩成形的碳系材料。另外，作为碳系物质的例子，还可以举出碳纳米管、碳纳米角、碳纳米团簇这样的微细结构物质。

导电性聚合物是指具有导电性的高分子化合物的总称。作为导电性聚合物，例如可以举出以苯胺、氨基苯酚、二氨基苯酚、吡咯、噻吩、对苯撑、芴、呋喃、乙炔或它们的衍生物为构成单元的单一单体或两种以上单体的聚合物。具体而言，作为导电性聚合物，例如可以举出聚苯胺、聚氨基苯酚、聚二氨基苯酚、聚吡咯、聚噻吩、聚对苯撑、聚芴、聚呋喃、聚乙炔等。作为金属制的导电性材料，可以举出筛网及发泡体等金属材料，例如可以使用不锈钢筛网。另外，考虑到获得的容易性、成本、耐腐蚀性、耐久性等时，导电性材料优选为碳系物质。

另外，导电性材料的形状优选为粉末形状或纤维形状。另外，导电性材料也可以由支撑体支撑。支撑体是指自身具有刚性且能够对气体扩散电极赋予一定形状的部件。支撑体可以是绝缘体也可以是导电体。在支撑体为绝缘体的情况下，作为支撑体，可以举出例如玻璃、塑料、合成橡胶、陶瓷、耐水或防水处理过的纸、木片等植物片、骨片、贝壳等动物片等。作为多孔质结构的支撑体，例如可以举出多孔质陶瓷、多孔质塑料、海绵等。在支撑体为导电体的情况下，作为支撑体，例如可以举出碳纸、碳纤维、碳棒等碳系物质、金属、导电性聚合物等。在支撑体为导电体的情况下，通过将担载碳系材料的导电性材料配置于支撑体的表面上，支撑体也能够作为集电体发挥功能。

气体扩散层12中的催化剂可以使用铂系催化剂、使用了铁或钴的碳系催化剂、部分氧化的钽碳氮化物(TaCNO)及锆碳氮化物(ZrCNO)等过渡金属氧化物系催化剂、使用了钨或钼的碳化物系催化剂、活性炭等。

气体扩散层12中的催化剂优选为掺杂有金属原子的碳系材料。作为金属原子，没有特别限定，优选为选自由钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锆、铌、钼、钌、铑、钯、银、铪、钽、钨、铼、锇、铱、铂和金组成的组中的至少一种金属的原子。该情况下，碳系材料特别作为用于促进氧还原反应的催化剂发挥优异的性能。碳系材料所含有的金属原子的量只要按照碳系材料具有优异的催化性能的方式适当设定即可。

优选在碳系材料中进一步掺杂有选自氮、硼、硫及磷中的一种以上的非金属原子。碳系材料中掺杂的非金属原子的量只要按照碳系材料具有优异的催化性能的方式适当设定即可。

碳系材料例如通过以石墨和无定形碳等碳源原料为基础，在该碳源原料中掺杂金属原子和选自氮、硼、硫及磷中的一种以上的非金属原子而得到。

适当选择在碳系材料中掺杂的金属原子与非金属原子的组合。特别优选非金属原子含有氮，金属原子含有铁。此时，碳系材料可以具有特别优异的催化活性。另外，非金属原子可以仅为氮，金属原子可以仅为铁。

非金属原子可以含有氮，金属原子可以含有钴和锰中的至少一种。此时，碳系材料也可以具有特别优异的催化活性。另外，非金属原子也可以仅为氮。另外，金属原子可以仅为钴、仅为锰、或者仅为钴和锰。

对碳系材料的形状没有特别限制。例如，碳系材料可以具有粒子状的形状，也可以具有片状的形状。具有片状的形状的碳系材料的尺寸没有特别限制，例如，该碳系材料可以是微小的尺寸。具有片状形状的碳系材料可以是多孔质。优选具有片状的形状且多孔质的碳系材料具有例如织布状、无纺布状等形状。这样的碳系材料即使没有导电性材料也能够构成气体扩散层12。

作为气体扩散层12中的催化剂而构成的碳系材料可以如下制备。首先，准备含有包含选自由例如氮、硼、硫及磷组成的组中的至少一种非金属的非金属化合物、金属化合物、及碳源原料的混合物。然后，将该混合物在800℃以上且1000℃以下的温度下加热45秒以上且小于600秒。由此，能够得到作为催化剂而构成的碳系材料。

在此，作为碳源原料，如上所述，例如可以使用石墨或无定形碳。进而，作为金属化合物，只要是包含能够与在碳源原料中掺杂的非金属原子配位结合的金属原子的化合物，就没有特别限制。金属化合物可以使用选自由例如金属的氯化物、硝酸盐、硫酸盐、溴化物、碘化物、氟化物等无机金属盐、乙酸盐等有机金属盐、无机金属盐的水合物及有机金属盐的水合物组成的组中的至少一种。例如在石墨中掺杂有铁的情况下，优选金属化合物含有氯化铁(III)。在石墨中掺杂钴的情况下，优选金属化合物含有氯化钴。另外，在碳源原料中掺杂锰的情况下，优选金属化合物含有乙酸锰。金属化合物的使用量优选以金属化合物中的金属原子相对于碳源原料的比例在5～30质量％的范围内的方式决定，更优选以该比例在5～20质量％的范围内的方式决定。

如上所述，非金属化合物优选为选自由氮、硼、硫及磷组成的组中的至少一种非金属的化合物。作为非金属化合物，例如可以使用选自由五亚乙基六胺、乙二胺、四亚乙基五胺、三亚乙基四胺、乙二胺、辛基硼酸、1，2-双(二乙基膦基乙烷)、亚磷酸三苯酯、二苄基二硫组成的组中的至少一种化合物。非金属化合物的使用量根据非金属原子向碳源原料中的掺杂量而适当设定。非金属化合物的使用量优选以金属化合物中的金属原子与非金属化合物中的非金属原子的摩尔比为1：1～1：2的范围内的方式决定，更优选以1：1.5～1：1.8的范围内的方式决定。

制备作为催化剂而构成的碳系材料时的含有非金属化合物、金属化合物和碳源原料的混合物例如如下所述地得到。首先，将碳源原料、金属化合物和非金属化合物混合，进而根据需要加入乙醇等溶剂来调整总量。将它们进一步通过超声波分散法分散。接着，将它们在适当的温度(例如60℃)下加热后，将混合物干燥而除去溶剂。由此，得到含有非金属化合物、金属化合物和碳源原料的混合物。

接着，将得到的混合物在例如还原性气氛下或不活泼性气体气氛下加热。由此，在碳源原料中掺杂非金属原子，进而非金属原子与金属原子配位结合，从而金属原子也被掺杂。加热温度优选为800℃以上且1000℃以下的范围内，加热时间优选为45秒以上且小于600秒的范围内。由于加热时间为短时间，因此能够高效地制造碳系材料，而且碳系材料的催化活性进一步提高。另外，加热处理中的加热开始时的混合物的升温速度优选为50℃/秒以上。这种快速加热进一步提高碳系材料的催化活性。

另外，也可以进一步对碳系材料进行酸洗涤。例如也可以将碳系材料在纯水中通过均化器分散30分钟，然后将该碳系材料放入2M硫酸中，在80℃下搅拌3小时。此时，抑制了金属成分从碳系材料溶出。

通过这样的制造方法，可得到不活泼性金属化合物及金属结晶的含量显著降低且导电性高的碳系材料。

在气体扩散层12中，催化剂也可以使用粘结剂粘结在导电性材料上。即，催化剂可以使用粘结剂担载于导电性材料的表面及细孔内部。由此，能够抑制催化剂从导电性材料脱离，氧还原特性降低。作为粘结剂，优选使用选自由例如聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯(PVDF)和乙烯-丙烯-二烯共聚物(EPDM)组成的组中的至少一种。另外，作为粘结剂，也优选使用Nafion(注册商标)。

(第2导电体(负极))

作为本实施方式的第2导电体的负极20具有担载后述的微生物，进而通过微生物的催化作用，由废水90中的有机物及含氮化合物中的至少一方生成氢离子及电子的功能。因此，本实施方式的负极20只要是产生这样的功能的构成就没有特别限定。

本实施方式的负极20具有在具有导电性的导电体片上担载了微生物的结构。作为导电体片，可以使用选自由多孔质的导电体片、织布状的导电体片和无纺布状的导电体片组成的组中的至少一种。另外，导电体片也可以是层叠了多个片而成的层叠体。作为负极20的导电体片，通过使用具有这样的多个细孔的片，在后述的局部电池反应中生成的氢离子容易向正极10的方向移动，能够提高氧还原反应的速度。另外，从提高离子透过性的观点出发，负极20的导电体片优选具有在层叠方向X、即厚度方向上连续的空间(空隙)。

负极20中的导电体片可以使用选自由石墨箔、石墨刷和碳毡组成的组中的至少一种。需要说明的是，石墨刷是将碳纤维捆扎并带有柄的部件，整体具有导电性。

另外，负极20中的导电体片也可以是在厚度方向具有多个贯通孔的金属板。因此，作为构成负极20的导电体片的材料，例如也可以使用铝、铜、不锈钢、镍和钛等导电性金属。

作为担载于负极20中的微生物，只要是将废水90中的有机物或含有氮的化合物分解的微生物就没有特别限定，例如优选使用在增殖中不需要氧的厌氧性微生物。厌氧性微生物不需要用于将废水90中的有机物氧化分解的空气。因此，能够大幅降低送入空气所需的电力。另外，由于微生物所获得的自由能较小，因此能够减少污泥产生量。

保持于负极20中的微生物优选为厌氧性微生物，例如优选为具有细胞外电子传递机构的产电细菌。具体而言，作为厌氧性微生物，例如可举出地杆菌(Geobacter)属细菌、希瓦氏(Shewanella)属细菌、气单胞菌(Aeromonas)属细菌、地发菌(Geothrix)属细菌、酵母菌(Saccharomyces)属细菌。

也可以通过在负极20上重叠固定含有厌氧性微生物的生物膜，从而在负极20上保持厌氧性微生物。例如，也可以在负极20的与离子移动层30接触的面20a的相反侧的面20b上保持厌氧性微生物。另外，生物膜通常是指包含微生物群和微生物群生产的菌体外聚合物物质(extracellular polymeric substance，EPS)的三维结构体。但是，厌氧性微生物也可以不依赖于生物膜而保持于负极20。另外，厌氧性微生物不仅可以保持在负极20的表面，也可以保持在内部。

如上所述，优选厌氧性微生物担载于负极20的表面或内部的至少一方。但是，即使这些微生物仅包含在废水90中，也能够发挥本实施方式的效果。因此，在净化装置100中，优选负极20和废水90中的至少一方保持厌氧性微生物。

(第3导电体(离子移动层))

本实施方式的净化单元1还具备设置在正极10与负极20之间、具有氢离子透过性、作为第3导电体的离子移动层30。而且，如图1及图2所示，负极20隔着离子移动层30与正极10隔开。进而，正极10的至少一部分与离子移动层30的一个面30a电连接，负极20的至少一部分与离子移动层30的另一个面30b电连接。

离子移动层30具有使由负极20生成的氢离子透过并向正极10侧移动的功能。因此，由负极20生成的氢离子在离子移动层30的内部移动，在正极10处与氧反应而生成水。因此，离子移动层30的构成只要能够不大幅阻碍扩散地传导氢离子就没有特别限定。

另外，作为离子移动层30，也可以使用具有能够透过氢离子的细孔的多孔质膜。即，离子移动层30可以是具有用于使氢离子在正极10与负极20之间移动的空间(空隙)的片。因此，离子移动层30优选具备选自由多孔质的片、织布状的片以及无纺布状的片组成的组中的至少一种。需要说明的是，离子移动层30的细孔径只要能够使氢离子在正极10与负极20之间移动就没有特别限定。

离子移动层30优选由导电体构成。即，在净化单元1中，正极10的气体扩散层12以与离子移动层30的一个面30a接触的方式配置，负极20以与离子移动层30的面30a的相反侧的面30b接触的方式配置。因此，在离子移动层30具有导电性的情况下，正极10与负极20短路。其结果，由负极20生成的电子向正极10移动，能够在正极10中产生氧还原反应。

更详细地进行说明，导电性的离子移动层30只要在内部具有氢离子能够移动的空间，进而与正极10和负极20电连接，就没有特别限定。另外，离子移动层30也可以从负极20朝向正极10连续地延伸。或者，离子移动层30可以由电连接的多个导电部分构成，例如也可以是将多个导电层层叠并电连接的结构。

进而，构成离子移动层30的材料的至少一部分可以从负极20向正极10连续延伸，还可以以横切空间的方式延伸。即，构成离子移动层30的材料的至少一部分可以在与正极10、负极20和离子移动层30的层叠方向X垂直的方向上延伸。

离子移动层30的材料只要能够确保导电性就没有特别限定，例如可以使用选自由导电性金属、碳材料和导电性聚合物材料组成的组中的至少一种。作为导电性金属，例如可以使用选自由铝、铜、不锈钢、镍和钛组成的组中的至少一种。另外，作为碳材料，例如可以使用选自由碳纸、碳毡、碳布和石墨轮组成的组中的至少一种。此外，作为导电性聚合物材料，可以使用选自由聚乙炔、聚噻吩、聚苯胺、聚苯撑乙烯撑、聚吡咯和聚苯硫醚组成的组中的至少一种。

另外，离子移动层30优选具备织布状的导电体片和无纺布状的导电体片中的至少一方。由于织布状的导电体片和无纺布状的导电体片具有多个细孔，因此能够使氢离子的移动变得容易。另外，离子移动层30也可以是从负极20到正极10具有多个贯通孔的金属板。

离子移动层30更优选具备无纺布状的导电体片，特别优选由无纺布状的导电体片构成。由于无纺布容易变更其厚度、空隙率，因此能够容易地提高氢离子的透过率。

接着，对本实施方式的净化装置100的作用进行说明。在净化装置100工作时，向负极20供给含有有机物和含氮化合物中的至少一种的废水90，向正极10供给空气或氧。此时，空气和氧通过气相50连续地供给。

而且，在图1及图2所示的正极10中，空气透过防水层11而由气体扩散层12扩散。在负极20中，通过微生物的催化作用，由废水90中的有机物及含氮化合物中的至少一者生成氢离子及电子。生成的氢离子通过存在废水90的离子移动层30的内部的空间而向正极10侧移动。另外，生成的电子通过负极20的导电体片向离子移动层30移动，进而向正极10的气体扩散层12移动。而且，氢离子及电子通过担载于气体扩散层12中的催化剂的作用与氧结合，成为水而被消耗。

例如，在废水90含有葡萄糖作为有机物的情况下，上述的局部电池反应(半电池反应)由下式表示。

·负极20：C₆H₁₂O₆+6H₂O→6CO₂+24H⁺+24e^-

·正极10：6O₂+24H⁺+24e^-→12H₂O

另外，在废水90含有氨作为含氮化合物的情况下，局部电池反应由下式表示。

·负极20：4NH₃→2N₂+12H⁺+12e^-

·正极10：3O₂+12H⁺+12e^-→6H₂O

这样，通过负极20中的微生物的催化作用，能够分解废水90中的有机物和含氮化合物，净化废水90。另外，有时在正极10中通过氧的还原反应生成氢氧根离子。因此，有时生成的氢氧根离子在离子移动层30的内部移动，与由负极20生成的氢离子结合而生成水。

在本实施方式的净化单元1中，作为第3导电体的离子移动层30优选具有比作为第1导电体的正极10和作为第2导电体的负极20高的电阻率。离子移动层30具有导电性，并且具有比正极10和负极20高的电阻率，由此能够将正极10和负极20控制为适当的电位，确保正极10与负极20之间的电位差。另外，由于伴随着电子传导的微生物的代谢也被促进，因此能够进一步提高被处理体中的有机物和含氮化合物的分解效率。而且，在净化单元1中，不需要设置用于确保电位差的外部电路等配线以及升压系统等，因此能够形成更简单的结构，能够实现净化装置100的小型化。

另外，第1导电体和第2导电体的电阻率分别是指与第3导电体接触的面的电阻率。即，在本实施方式中，第1导电体的电阻率是正极10的面10b的电阻率。另外，第2导电体的电阻率是负极20的面20a的电阻率。第1导电体和第2导电体中的与第3导电体接触的面的电阻率可以通过四探针法测定。

第3导电体的电阻率是相对于第3导电体中的与第1导电体及第2导电体接触的面垂直的面的电阻率。即，在本实施方式中，作为第3导电体的离子移动层30的电阻率是在图2所示的上表面30c及下表面30d、以及图3所示的右侧面30e以及左侧面30f中测定的值中的最低的值。另外，第3导电体的电阻率是沿着第1导电体、第2导电体以及第3导电体的层叠方向通过四探针法测定的值。即，在本实施方式中，作为第3导电体的离子移动层30的电阻率是沿着作为层叠方向的X轴方向通过四探针法测定的值。

这样，本实施方式的净化单元1具有第1导电体、与第1导电体不同的第2导电体、与第1导电体以及第2导电体不同的第3导电体。而且，第1导电体的至少一部分与第3导电体的一个面电连接，第2导电体的至少一部分与第3导电体的另一个面电连接。此外，第1导电体的至少一部分与含氧的气相50接触，第2导电体的至少一部分与被处理体接触。另外，净化装置100具备上述净化单元1、用于将净化单元1及待通过净化单元1净化的废水90保持在内部的处理槽80。而且，净化单元1按照第1导电体的至少一部分与气相50接触、且第2导电体的至少一部分与废水90接触的方式构成。

本实施方式的净化装置100能够经由电子移动反应有效地将废水90中所含的成分(有机物或含氮化合物)氧化分解。具体而言，废水90中所含的有机物和/或含氮化合物通过厌氧性微生物的代谢、即微生物的增殖而被分解除去。而且，由于该氧化分解处理在厌氧性条件下进行，因此与在好氧性条件下进行的情况相比，能够将从有机物向微生物的新细胞的变换效率抑制得较低。因此，与使用活性污泥法的情况相比，能够减少微生物的增殖、即污泥的产生量。另外，在通常的厌氧性处理中生成臭味性的甲烷气体，但在本实施方式的氧化分解处理中，代谢产物例如为二氧化碳气体，因此能够抑制甲烷气体的生成。

此外，在净化单元1中，第3导电体优选具有比第1导电体和第2导电体高的电阻率。即，第1导电体和第2导电体不直接接触，优选经由电阻率比较高的第3导电体电连接。由此，确保第1导电体与第2导电体之间的电位差，使电子容易从第2导电体流向第1导电体。其结果，也促进伴随电子传导的微生物的代谢，因此能够进一步提高被处理体中的有机物及含氮化合物的分解效率。

在净化单元1中，第1导电体优选含有氧还原催化剂。由此，在第1导电体中，由于促进气相50中的氧与由第2导电体生成的氢离子及电子的氧还原反应，因此能够更高效地进行被处理体的净化。

另外，优选在第2导电体的表面和内部的至少一方担载厌氧性微生物。通过使用厌氧性微生物，能够减少微生物的增殖、即污泥的产生量，还能够抑制甲烷气体的生成。

在此，在图1至图3中，作为第3导电体的离子移动层30遍及作为第1导电体的正极10的面10b以及作为第2导电体的负极20的面20a的整体而接触。但是，净化单元1并不限定于这样的方式，只要使正极10的至少一部分与离子移动层30的面30a电连接，且负极20的至少一部分与离子移动层30的面30b电连接即可。因此，如图4所示，可以是离子移动层30与正极10的表面10b和负极20的表面20a的一部分接触的方式。此外，在这种情况下，整个离子移动层30可以浸渍在废水90中。

在图4中，作为第1导电体的正极10和作为第2导电体的负极20通过作为第3导电体的离子移动层30而电连接。而且，在图4中，通过一个离子移动层30将正极10和负极20电连接，但本实施方式并不限定于这样的方式。即，可以使用多个离子移动层30连接正极10和负极20。另外，即使在第3导电体自身不具有离子传导性的情况下，也能够通过废水90使氢离子从第2导电体向第1导电体移动，因此第3导电体自身也可以不具有离子传导性。

在净化单元1中，在微生物与作为第1导电体的正极10接触的情况下，产生由其分泌成分引起的凝固物的固着、由微生物引起的氧的过剩的消耗、局部的pH梯度的形成等，伴随电子的移动的反应量有可能降低。因此，优选尽可能阻碍微生物向正极10的附着。

作为阻碍微生物附着于正极10的方法，可以举出使用物理上无法通过微生物的孔径的离子移动层30的方法、或者利用离子移动层30的化学、生物作用的方法。作为利用化学、生物作用的方法，可以举出在离子移动层30上固定用于对微生物进行杀菌的杀菌剂的方法。作为杀菌剂，例如可以使用释放具有杀菌性的银离子或铜离子的化合物、及四环素。另外，可以举出离子移动层30本身具有偏离微生物能够繁殖的pH范围的局部pH的方法。

在净化装置100中，处理槽80在内部保持废水90，但也可以是废水90流通的结构。例如，如图1和图2所示，在处理槽80中可以设置用于将废水90供给到处理槽80中的废水供给口81和用于将处理后的废水90从处理槽80排出的废水排出口82。并且，废水90优选通过废水供给口81及废水排出口82连续地供给。

本实施例的作为第2导电体的负极20例如可以被电子传递媒介物分子改性。或者，处理槽80内的废水90可以包含电子传递媒介物分子。由此，能够促进从厌氧性微生物向负极20的电子移动，实现更高效的液体处理。

具体而言，在厌氧性微生物的代谢机制中，在细胞内或与最终电子受体之间进行电子的授受。当在废水90中导入媒介物分子时，媒介物分子作为代谢的最终电子受体发挥作用，且将接受的电子向负极20转移。其结果是，能够提高负极20中的有机物等的氧化分解速度。另外，即使在负极20的面20b上担载媒介物分子，也能够得到同样的效果。这样的电子传递媒介物分子没有特别限定。作为电子传递媒介物分子，可以使用选自由例如中性红、蒽醌-2，6-二磺酸(AQDS)、硫堇、铁氰化钾和甲基紫精组成的组中的至少一种。

[第二实施方式]

接着，基于附图对第二实施方式的净化单元及净化装置进行详细说明。另外，对与第一实施方式相同的结构标注相同的附图标记，并省略重复的说明。

如图5所示，本实施方式的净化单元具有第1导电体10A、与第1导电体10A不同的第2导电体20A、与第1导电体10A以及第2导电体20A不同的第3导电体30A。而且，第1导电体10A的至少一部分与第3导电体30A的一个面30a电连接，第2导电体20A的至少一部分与第3导电体30A的另一个面30b电连接。具体而言，第1导电体10A通过与第3导电体30A的一个面30a接触而电连接，第2导电体20A通过与第3导电体30A的另一个面30b接触而电连接。

而且，在图5所示的净化单元中，第1导电体10A从废水90的水面90a露出，与含氧的气相即空气直接接触。因此，在该净化单元中，不需要具备在第一实施方式中使用的用于形成气相50的盒基材60以及板部件70。另外，第1导电体10A也无需具备第一实施方式的正极10中的防水层11。因此，第1导电体10A能够设为与第一实施方式中的正极10的气体扩散层12相同的结构，第2导电体20A能够设为与第一实施方式中的负极20相同的结构。此外，第3导电体30A可以采用与第一实施方式中的离子移动层30相同的结构。

在本实施方式的净化装置中，净化单元以第1导电体10A的至少一部分与含氧的气相50接触、第2导电体20A的至少一部分与作为被处理体的废水90接触的方式设置。在这种情况下，由于第2导电体20A和第3导电体30A与废水90接触，所以在它们的内部存在废水90。因此，第2导电体20A以及第3导电体30A能够通过内部的废水90进行氢离子的移动。另外，第1导电体10A也与废水90部分接触，在内部存在废水90。进而，例如在第1导电体10A为多孔质体的情况下，能够通过毛细管现象使废水90上升并保持在第1导电体10A的内部。因此，第1导电体10A也能够通过内部的废水90进行氢离子的移动。

本实施方式的净化装置也能够与第一实施方式同样地发挥作用。具体而言，在净化装置工作时，向第2导电体20A供给含有有机物及含氮化合物中的至少一方的废水90，向第1导电体10A供给空气或氧。此时，由于第1导电体10A在空气中露出，因此空气被连续地供给。

而且，在第2导电体20A中，通过微生物的催化作用，由废水90中的有机物及含氮化合物中的至少一方生成氢离子及电子。生成的氢离子通过第3导电体30A的内部的空间向第1导电体10A侧移动。另外，生成的电子通过第2导电体20A向第3导电体30A移动，进而向第1导电体10A移动。而且，氢离子及电子通过担载于第1导电体10A中的催化剂的作用与氧结合，形成水而被消耗。

与第一实施方式相同，本实施方式的净化装置也能够经由电子移动反应有效地将废水90中所含的有机物及含氮化合物氧化分解。而且，该氧化分解处理在厌氧性条件下进行，因此与使用活性污泥法的情况相比，能够减少微生物的增殖、即污泥的产生量。另外，在本实施方式的氧化分解处理中，代谢产物例如为二氧化碳气体，因此能够抑制甲烷气体的生成。

另外，在本实施方式中使用的净化单元中，由于第1导电体10A在空气中露出，因此不需要用于形成气相50的防水层11、盒基材60以及板部件70。因此，能够简化净化单元的构造。

本实施方式的净化单元只要是第1导电体10A的至少一部分能够从废水90的水面90a露出、且第2导电体20A能够浸渍于废水90中的结构，就没有特别限定，例如可以为图5(a)～(d)那样的结构。

在图5(a)的净化单元1A中，第1导电体10A相对于水面90a大致水平地配置，第2导电体20A相对于第1导电体10A大致垂直地配置，第3导电体30A介于第1导电体10A与第2导电体20A之间。此外，第2导电体20A以及第3导电体30A的数量并不限定于一个，也可以多个第2导电体20A以及第3导电体30A与一个第1导电体10A连接。

另外，在图5(b)的净化单元1B中，第1导电体10A大致水平地配置在水面90a上，第2导电体20A相对于第1导电体10A大致平行地配置。并且，多个第3导电体30A介于第1导电体10A与第2导电体20A之间。另外，在图5(b)的净化单元1B中，第1导电体10A与第2导电体20A相互接近，从第2导电体20A通过第3导电体30A到达第1导电体10A的电子传导路径比较短。因此，从第2导电体20A向第1导电体10A的导电性变高。因此，第1导电体10A以及第2导电体20A可以使用电阻比较高的基材，在该情况下也能够高效地净化废水90。

在图5(c)的净化单元1C中，第1导电体10A大致水平地配置于水面90a，第3导电体30A介于第1导电体10A与第2导电体20A之间。但是，第2导电体20A的截面为大致T字状。另外，在图5(d)的净化单元1D中，第1导电体10A大致水平地配置于水面90a，第3导电体30A介于第1导电体10A与第2导电体20A之间。但是，第2导电体20A的截面为大致Π字状。

在此，由于优选在第2导电体20A的表面或内部担载有厌氧性微生物，因此第2导电体20A的周围优选为厌氧性气氛。因此，第2导电体20A优选配置在离开水面90a的位置。另外，如上所述，在本实施方式中，由于第1导电体10A配置在废水90的水面90a上，所以第2导电体20A优选配置在离开第1导电体10A的位置。

如图5(a)所示，在第1导电体10A的上表面10c上担载有氧还原催化剂的情况下，为了确保向氧还原催化剂的氢离子传导性，第1导电体10A优选将废水90保持至上表面10c。但是，通过在第1导电体10A的内部配置离子传导性物质，即使没有保持废水90，也能够将氢离子传导至氧还原催化剂。作为离子传导性物质，例如可以使用含有全氟磺酸基的Nafion(注册商标)、由含有羧酸基的全氟型乙烯基醚构成的Flemion(注册商标)。

[第三实施方式]

接着，基于附图对第三实施方式的净化单元及净化装置进行详细说明。另外，对与第一及第二实施方式相同的结构标注相同的附图标记，并省略重复的说明。

本实施方式的净化单元也具有与第二实施方式相同的结构。如图6所示，净化单元具有第1导电体10B、与第1导电体10B不同的第2导电体20B、与第1导电体10B以及第2导电体20B不同的第3导电体30B。而且，第1导电体10B的至少一部分与第3导电体30B的一个面30a电连接，第2导电体20B的至少一部分与第3导电体30B的另一个面30b电连接。具体而言，通过第1导电体10B与第3导电体30B的一个面30a接触而电连接，第2导电体20B与第3导电体30B的另一个面30b接触而电连接。但是，本实施方式的净化单元中，第1导电体10B以及第2导电体20B经由第3导电体30B在垂直方向上连接。

具体而言，如图6(a)所示，净化单元1E中，第1导电体10B以及第2导电体20B经由第3导电体30B在垂直方向上连接。而且，第1导电体10B的一部分、第2导电体20B以及第3导电体30B浸渍在废水90中。另外，为了增加与气相50的接触面积，在第1导电体10B处设置有盒基材60和板部件70。因此，第1导电体10B优选为与第一实施方式中的具备防水层11及气体扩散层12的正极10相同的结构。另外，第2导电体20B能够设为与第一实施方式中的负极20相同的结构，第3导电体30B能够设为与第一实施方式中的离子移动层30相同的结构。

如图6(b)所示，净化单元1F中，第1导电体10B以及第2导电体20B经由第3导电体30B在垂直方向上连接。而且，第1导电体10B在气相50中露出，第2导电体20B和第3导电体30B的一部分浸渍在废水90中。因此，第1导电体10B能够设为与第一实施方式中的正极10的气体扩散层12相同的结构，第2导电体20B能够设为与第一实施方式中的负极20相同的结构。此外，第3导电体30B能够设为与第一实施方式中的离子移动层30相同的构成。

在此，例如在第1导电体10B为多孔质体的情况下，能够通过毛细管现象使废水90上升并保持在第1导电体10B的内部。因此，第1导电体10B能够通过内部的废水90进行氢离子的移动。但是，为了确保氢离子传导性，如上所述，也可以在第1导电体10B的内部配置离子传导性物质。

本实施方式的净化装置也能够与第一及第二实施方式同样地发挥作用。具体而言，在净化装置工作时，向第2导电体20B供给含有有机物及含氮化合物中的至少一方的废水90，向第1导电体10B供给空气或氧。而且，在第2导电体20B中，通过微生物的催化作用，由废水90中的有机物及含氮化合物中的至少一方生成氢离子及电子。生成的氢离子通过第3导电体30B的内部的空间向第1导电体10B侧移动。另外，生成的电子通过第2导电体20B向第3导电体30B移动，进而向第1导电体10B移动。而且，氢离子及电子通过担载于第1导电体10B的催化剂的作用而与氧结合，形成水而被消耗。

本实施方式的净化装置由于净化单元1E、1F沿垂直方向设置，因此能够减小废水90中的设置空间。因此，能够在较少的空间中设置多个净化单元1E、1F，能够有效地进行废水90的净化。

[第四实施方式]

接着，基于附图对第四实施方式的净化单元及净化装置进行详细说明。另外，对与第一至第三实施方式相同的结构标注相同的附图标记，并省略重复的说明。

本实施方式的净化单元也具有与第二实施方式相同的结构。如图7所示，净化单元具有第1导电体10C、与第1导电体10C不同的第2导电体20C、与第1导电体10C以及第2导电体20C不同的第3导电体30C。而且，第1导电体10C的至少一部分与第3导电体30C的一个面30a电连接，第2导电体20C的至少一部分与第3导电体30C的另一个面30b电连接。具体而言，通过第1导电体10C与第3导电体30C的一个面30a接触而电连接，第2导电体20C与第3导电体30C的另一个面30b接触而电连接。

在图7(a)的净化单元1G中，第1导电体10C相对于水面90a大致水平地配置，第2导电体20C相对于第1导电体10C大致垂直地配置，第3导电体30C介于第1导电体10C与第2导电体20C之间。另外，在图7(b)的净化单元1H中，第1导电体10C大致水平地配置在水面90a上，第2导电体20C相对于第1导电体10C大致平行地配置。而且，第3导电体30C介于第1导电体10C与第2导电体20C之间。

在图7所示的净化单元中，第1导电体10C从废水90的水面90a露出，与含氧的气相即空气直接接触。而且，第2导电体20C和第3导电体30C的一部分浸渍在废水90中。因此，第1导电体10C能够设为与第一实施方式中的正极10的气体扩散层12相同的结构，第2导电体20C能够设为与第一实施方式中的负极20相同的结构。进而，第3导电体30C可以设为与第1实施方式中的离子移动层30相同的构成。

在此，例如在第1导电体10C为多孔质体的情况下，能够通过毛细管现象使废水90上升并保持在第1导电体10C的内部。因此，第1导电体10C能够通过内部的废水90进行氢离子的移动。但是，为了确保氢离子传导性，如上所述，也可以在第1导电体10C的内部配置离子传导性物质。

本实施方式的净化单元在第1导电体10C与废水90的水面90a之间设置有盖部件110。并且，优选盖部件110的氧透过性低。通过设置氧透过性低的盖部件110，能够抑制废水90与气相50的接触，降低溶解于废水90中的氧量。其结果是，能够使配置在废水90的内部的第2导电体20C的周围成为厌氧性气氛，因此能够促进厌氧性微生物的代谢。另外，在图7(b)的净化单元1H中，通过设置盖部件110，能够将水面90a的附近保持为厌氧性，因此能够将第2导电体20C以接近第1导电体10C的方式配置。

这样的盖部件110优选由透氧性低的树脂材料构成。另外，为了使第1导电体10C从废水90的水面90a露出，优选使盖构件110的比重比水小，产生浮力。

[第五实施方式]

接着，基于附图对第五实施方式的净化单元及净化装置进行详细说明。另外，对与第一至第四实施方式相同的结构标注相同的附图标记，并省略重复的说明。

本实施方式的净化单元也具有与第一和第二实施方式相同的结构。如图8所示，净化单元具有第1导电体10D、与第1导电体10D不同的第2导电体20D、与第1导电体10D以及第2导电体20D不同的第3导电体30D。而且，第1导电体10D的至少一部分与第3导电体30D的一个面30a电连接，第2导电体20D的至少一部分与第3导电体30D的另一个面30b电连接。具体而言，通过第1导电体10D与第3导电体30D的一个面30a接触而电连接，通过第2导电体20D与第3导电体30D的另一个面30b接触而电连接。

具体而言，如图8(a)所示，净化单元1I具有与第一实施方式的净化单元1相同的结构。即，通过层叠第1导电体10D、第2导电体20D以及第3导电体30D来形成净化结构体，进而在第1导电体10D上设置盒基材60以及板部件70，由此形成气相50。因此，第1导电体10D优选设为与第一实施方式中的具备防水层11及气体扩散层12的正极10相同的构成。另外，第2导电体20D可以设为与第一实施方式中的负极20相同的构成。

另外，在图8(b)的净化单元1J中，第1导电体10D大致水平地配置在水面90a上，第2导电体20D相对于第1导电体10D大致平行地配置。此外，第3导电体30D介于第1导电体10D与第2导电体20D之间。而且，第1导电体10D在气相50中露出，第2导电体20D以及第3导电体30D的一部分浸渍在废水90中。因此，第1导电体10D能够设为与第一实施方式中的正极10的气体扩散层12相同的结构，第2导电体20D能够设为与第一实施方式中的负极20相同的结构。

在此，在本实施方式的净化单元中，第3导电体30D由离子交换膜构成。离子交换膜能够透过由第2导电体20D生成的氢离子，并且抑制微生物从第2导电体20D向第1导电体10D的移动。因此，在第1导电体10D中，能够抑制因微生物而阻碍氧还原反应。但是，通常离子交换膜的电阻率较高，因此优选离子交换膜的厚度尽可能薄，以确保第1导电体10D与第2导电体20D之间的导电性。作为这样的离子交换膜，可以使用由上述的Nafion或者Flemion构成的膜。

在图8(b)的净化单元1J中，由于第1导电体10D在气相50中露出，因此有时无法在内部保持废水90而确保氢离子传导性。因此，优选在第1导电体10D的内部配置离子传导性物质，使氢离子传导至氧还原催化剂。

[第六实施方式]

接着，基于附图对第六实施方式的净化单元及净化装置进行详细说明。另外，对与第一至第五实施方式相同的结构标注相同的附图标记，并省略重复的说明。

本实施方式的净化单元也具有与第三实施方式相同的结构。如图9所示，净化单元具有第1导电体10E、与第1导电体10E不同的第2导电体20E、与第1导电体10E以及第2导电体20E不同的第3导电体30E。而且，第1导电体10E的至少一部分与第3导电体30E的一个面30a电连接，第2导电体20E的至少一部分与第3导电体30E的另一个面30b电连接。具体而言，通过第1导电体10E与第3导电体30E的一个面30a接触而电连接，通过第2导电体20E与第3导电体30E的另一个面30b接触而电连接。

而且，第1导电体10E在气相50中露出，第2导电体20E和第3导电体30E的一部分浸渍在废水90中。因此，由于第1导电体10E不浸渍于废水90中，因而第1导电体10E能够设为与第一实施方式中的正极10的气体扩散层12相同的结构，第2导电体20E能够设为与第一实施方式中的负极20相同的结构。进而，第3导电体30E能够设为与第一实施方式中的离子移动层30相同的结构。

本实施方式的净化单元1K与第三实施方式相同，第1导电体10E和第2导电体20E经由第3导电体30E在大致垂直方向上连接。但是，净化单元1K相对于垂直方向以角度θ倾斜，进而，废水90相对于第1导电体10E流下。即，废水90沿着图9所示的箭头B与第1导电体10E的上部接触，通过第1导电体10E和第3导电体30E的表面以及内部之后，到达第2导电体20E所浸渍的积存的废水90中。

这样，在净化单元1K中，废水90总是存在于第1导电体10E和第3导电体30E的表面和内部。因此，即使第1导电体10E和第3导电体30E本身不设置氢离子传导性，也能够经由废水90使氢离子到达氧还原催化剂。

另外，向第1导电体10E流下的废水90也可以使第2导电体20E所浸渍的废水90循环。另外，也可以使从污染源产生的废水向第1导电体10E流下。

[第七实施方式]

接着，对第七实施方式的净化单元及净化装置进行详细说明。

在第一至第六实施方式中，作为净化单元净化的被处理体，说明了使用废水90的情况。在净化单元中，在第2导电体中利用微生物由有机物等生成氢离子及电子，生成的氢离子及电子经由第3导电体移动至第1导电体，之后，在第1导电体中产生氧还原反应。因此，如果发生这一系列的反应，则被处理体不限于废水，例如可以使用土壤作为被处理体。另外，在土壤中存在作为产电细菌的厌氧性微生物。例如，在水田土壤中潜在地存在Geobacter属细菌这样的产电细菌。因此，仅通过将第一至第六实施方式的净化单元插入到土壤中就能够进行土壤净化。

如上所述，第1导电体、第2导电体以及第3导电体优选具有氢离子传导性。因此，净化单元优选用于作为氢离子传导体的水分能够浸入到第1导电体、第2导电体以及第3导电体的内部的湿地带的土壤。另外，优选在第1导电体、第2导电体及第3导电体的内部含有离子传导性物质，或者通过向它们供给水分而使其具有氢离子传导性。

这样，本实施方式的净化装置具备上述净化单元。而且，该净化单元以第1导电体的至少一部分与气相50接触且第2导电体的至少一部分与待通过净化单元净化的土壤接触的方式设置。通过使用这样的净化单元和净化装置，既能够抑制生物气体的产生，并能够以简易的系统净化土壤。另外，不需要从外部对净化单元赋予运转所需的电力，仅通过将净化单元插入土壤就能够运转，因此即使在难以供给电力的场所也能够进行土壤净化。

以上，说明了本实施方式，但本实施方式并不限定于此，在本实施方式的主旨的范围内能够进行各种变形。另外，本实施方式的净化装置能够广泛应用于含有有机物或含氮化合物的液体、例如从各种产业的工厂等产生的排水、下水污泥等有机性废水等的处理、以及土壤净化。而且，净化装置还能够用于改善水域的环境等。

日本特愿2016-109897号(申请日：2016年6月1日)的全部内容援引于此。

产业上的可利用性

根据本发明，能够得到能降低污泥产生量并抑制生物气体的产生的净化单元以及使用了该净化单元的净化装置。

符号说明

1、1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G、1H、1I、1J、1K 净化单元

10、10A、10B、10C、10D、10E 第1导电体(正极))

20、20A、20B、20C、20D、20E 第2导电体(负极))

30、30A、30B、30C、30D、30E 第3导电体(离子移动层)

50 气相

80 处理槽

90 废水

100 净化装置

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种净化单元，其具有：

发生氧还原反应的第1导电体、

与所述第1导电体不同的、由有机物及含氮化合物中的至少一方生成氢离子及电子的第2导电体、及

与所述第1导电体和所述第2导电体不同的第3导电体，

所述第1导电体的至少一部分与所述第3导电体的一个面电连接，所述第2导电体的至少一部分与所述第3导电体的另一个面电连接，

所述第1导电体的至少一部分与含氧的气相接触，所述第2导电体的至少一部分与被处理体接触，

未设置用于确保所述第1导电体与所述第2导电体之间的电位差的外部电路。

2.根据权利要求1所述的净化单元，其中，所述第3导电体具有比所述第1导电体及所述第2导电体高的电阻率。

3.根据权利要求1或2所述的净化单元，其中，所述第1导电体包含氧还原催化剂。

4.一种净化装置，其具备：

权利要求1至3中任一项所述的净化单元、和

用于将所述净化单元和待通过所述净化单元净化的废水保持在内部的处理槽，

所述净化单元以所述第1导电体的至少一部分与所述气相接触、且所述第2导电体的至少一部分与所述废水接触的方式设置。

5.一种净化装置，其具备权利要求1至3中任一项所述的净化单元，

所述净化单元以所述第1导电体的至少一部分与所述气相接触、且所述第2导电体的至少一部分与待通过所述净化单元净化的土壤接触的方式设置。

6.根据权利要求4或5所述的净化装置，其中，在所述第2导电体的表面以及内部的至少一方中担载有厌氧性微生物。

Claims (6)

1.一种净化单元，其具有：

第1导电体、

与所述第1导电体不同的第2导电体、及

与所述第1导电体和所述第2导电体不同的第3导电体，

所述第1导电体的至少一部分与所述第3导电体的一个面电连接，所述第2导电体的至少一部分与所述第3导电体的另一个面电连接，

所述第1导电体的至少一部分与含氧的气相接触，所述第2导电体的至少一部分与被处理体接触。

2.根据权利要求1所述的净化单元，其中，所述第3导电体具有比所述第1导电体及所述第2导电体高的电阻率。

3.根据权利要求1或2所述的净化单元，其中，所述第1导电体包含氧还原催化剂。

4.一种净化装置，其具备：

权利要求1至3中任一项所述的净化单元、和

用于将所述净化单元和待通过所述净化单元净化的废水保持在内部的处理槽，

所述净化单元以所述第1导电体的至少一部分与所述气相接触、且所述第2导电体的至少一部分与所述废水接触的方式设置。

5.一种净化装置，其具备权利要求1至3中任一项所述的净化单元，

所述净化单元以所述第1导电体的至少一部分与所述气相接触、且所述第2导电体的至少一部分与待通过所述净化单元净化的土壤接触的方式设置。

6.根据权利要求4或5所述的净化装置，其中，在所述第2导电体的表面以及内部的至少一方中担载有厌氧性微生物。