CN109890765A - 水处理装置及水处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水处理装置及水处理方法。水处理装置(100)具备:第1粒状电极构件(18)及第2粒状电极构件(19),其被收容于水处理部(1)且被间隔件(21)隔开配置;电源部(20),其在第1粒状电极构件(18)和第2粒状电极构件(19)之间施加电压而使从水处理部(1)的一方供给的被处理水中所含的离子在第1粒状电极构件(18)及第2粒状电极构件(19)吸附除去来进行脱盐处理、生成脱盐处理水;和清洗水供给泵(4),其从水处理部(1)的另一方使清洗水流通到水处理部(1)的一方来清洗第1粒状电极构件(18)和第2粒状电极构件(19),第1粒状电极构件(18)及第2粒状电极构件(19)各自包含可流动的多个粒状电极构件。
Description
技术领域
本发明涉及使用双电层电容器对被处理水进行处理的水处理装置及水处理方法。
背景技术
就使用有双电层电容器的电气式脱盐技术而言,是通过库仑力将海水、污染水等被处理水中所含的离子吸附除去而进行被处理水的脱盐的技术。对于以往的电气式脱盐而言,在具有夹持由电绝缘性多孔通液性片材构成的间隔件来配置以高比表面积活性炭作为主材的活性炭层、在该活性炭层的外侧配置集电极、进而在该集电极的外侧配置有压板的构成的平板形状的双电层电容器中一边将包含离子性物质的液体流通、一边交替地反复进行向集电极的直流低电压的施加和两集电极间的短路或反连接(例如参照专利文献1)。
另外,在进行脱盐的双电层电容器中,通过在脱盐处理前由处理水生成臭氧、通过该臭氧对被处理水进行杀菌,防止在电极表面的生物膜的生成,且通过在工作中交替地改变电极的极性,将已在电极表面生成的生物膜和水垢分解·溶解、除去(例如参照专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第3302443号公报
专利文献2:日本特开2009-190016号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是,如专利文献1只凭借交替地反复进行两集电极间的施加和短路·反连接,不能防止脱盐处理所伴有的附着于电极表面的生物膜或水垢引起的脱盐效率的降低。另外,只凭借专利文献2的利用臭氧的杀菌和电极的极性的交替变换,即使能够在某种程度上将生物膜、水垢除去,也不能将在电极表面牢固地附着或固着的生物膜、水垢除去,存在它们有可能在电极表面残存的问题。
本发明为了解决上述这样的问题而完成,得到能够更可靠地将附着于电极表面的生物膜、水垢除去的水处理装置及水处理方法。
用于解决课题的手段
本发明的水处理装置是如下的水处理装置,其具备:第1电极及第2电极,它们被收容于水处理部且被间隔件隔开配置;电源部,其在第1电极及上述第2电极之间施加电压而使从水处理部的一方供给的被处理水中所含的离子在第1电极及所述第2电极吸附除去来进行脱盐处理、生成脱盐处理水;和清洗水供给泵,其从水处理部的另一方使清洗水流通到水处理部的一方来清洗第1电极及所述第2电极,第1电极及所述第2电极各自包含可流动的多个粒状电极构件。
发明的效果
根据本发明,由于将被处理水中所含的离子吸附除去的第1电极及上述第2电极各自包含可流动的多个粒状电极构件,因此能够更可靠地将附着于电极表面的生物膜、水垢除去。
附图说明
图1为本发明的实施方式1中的水处理装置的构成图。
图2为表示本发明的实施方式1中的水处理方法的流程图。
图3为表示实施方式1涉及的水处理部的另一例的图。
图4为本发明的实施方式2中的水处理装置的构成图。
图5为说明本发明的实施方式2中的水处理方法的反洗工序的流程图。
图6为本发明的实施方式3中的水处理装置的构成图。
图7为本发明的实施方式4中的水处理装置的构成图。
图8为本发明的实施方式5中的水处理装置的构成图。
图9为本发明的实施方式6中的水处理装置的构成图。
图10为本发明的实施方式7中的水处理装置的构成图。
图11为本发明的实施方式8中的水处理装置的构成图。
图12为本发明的实施方式9中的水处理装置的构成图。
图13为表示本发明的实施方式16涉及的水处理部的立体图。
图14为表示本发明的实施方式16涉及的水处理部的俯视图。
图15为图14的P-P截面图。
图16为图14的Q-Q截面图。
图17为表示本发明的实施方式17涉及的水处理部的立体图。
具体实施方式
以下,参照附图,对本申请公开的水处理装置及水处理方法的实施方式详细地说明。应予说明,以下所示的实施方式为一例,并非用这些实施方式来限定本发明。应予说明,以后,所谓“被处理水”,表示脱盐处理前的原水,所谓“脱盐处理水”,表示脱盐处理过的被处理水。
实施方式1.
图1为本发明的实施方式1中的水处理装置的构成图。水处理装置100具备:水处理部1,其具备被处理水流入的流入口1a、脱盐处理水流出的流出口1b、及反清洗时清洗水或含有添加剂的清洗水流入的清洗水流入口1c,进行被处理水的脱盐处理;原水槽2,其依次经由被处理水测定部11、被处理水供给阀5及被处理水供给泵3而与水处理部1连接来贮存被处理水;处理水槽15,其依次经由脱盐处理水测定部12及脱盐处理水送水阀7而与水处理部1连接、贮存在水处理部1被脱盐处理的被处理水;和反清洗用水槽17,其依次经由脱盐处理水测定部12及脱盐处理水送水阀8而与水处理部1连接、贮存反清洗用的清洗水。在水处理部1中,将流入口1a设置于水处理部1的一方,将流出口1b及清洗水流入口1c设置于水处理部1的另一方。
就反清洗用水槽17而言,可通过依次经由在反清洗时用于向水处理部1供给清洗水的清洗水供给泵4、清洗水供给阀9和清洗水测定部13的路径而与水处理部1连接,就反清洗用水槽17、清洗水供给泵4、清洗水供给阀9而言,形成可在与被处理水的流动方向相反的方向上将清洗水供给到水处理部1的构成。应予说明,在实施方式1中,反清洗用水槽17、清洗水供给泵4、清洗水供给阀9的组合作为“供给部”来发挥功能。
就供给到水处理部1的清洗水而言,可从水处理部1依次经由被处理水测定部11和排水阀6来排水。另外,反清洗用水槽17依次经由添加剂供给阀10和添加剂供给泵37而与添加剂保管槽16连接,在反清洗用水槽17中,设置有在供给添加剂时将添加剂和清洗水搅拌而使其混合的搅拌机36。另外,反清洗用水槽17内的清洗水可经由排水阀29而排出。应予说明,在实施方式1中,添加剂保管槽16、添加剂供给泵37、添加剂供给阀10的组合作为“添加剂供给部”来发挥功能。另外,在添加剂保管槽16中所保管的添加剂包含氧化剂、酸、碱等具有将生物膜、水垢分解的性质的物质。
在水处理部1中,将与电源部20连接的一对集电体28a、28b配置于两端,在集电体28a、28b之间,第1粒状电极构件18即第1电极与第2粒状电极构件19即第2电极相互对置,被间隔件21隔开配置。就第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19而言,各自包含多个粒状电极构件,第1粒状电极构件18之间或第2粒状电极构件19之间接触,通过间隔件21,第1粒状电极构件18与第2粒状电极构件19不会接触。
就一对集电体28a、28b而言,以在进行充电时使电力遍及第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19、在进行放电时从第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19收集电力的作用而被配置,分别与第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19相接。作为一对集电体28a、28b,使用石墨片、石墨板、グラフォイル(注册商标)、钛板、不锈钢板、铜板等电的良导体等。
第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19承担着施加电压时吸附被处理水中的离子的作用。因此,第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19使用具有大的导电性和比表面积、作为电容器的容量大的活性炭、多孔碳、多孔导电珠粒、多孔金属等。另外,本实施方式的第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19中所含的粒状电极构件未被片材化等,在粒子之间不被固定的状态下设置于水处理部1。即,以包含可流动的多个粒状电极构件的方式分别构成第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19。
以防止第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19的短路的作用来配置间隔件21,使用滤纸、多孔性膜、无纺布、发泡材料等液体的通过容易且具有电绝缘性的材料。
与水处理部1连接的被处理水测定部11、脱盐处理水测定部12、清洗水测定部13可测定液体的电导率或电阻,使用可将测定结果作为信号输出的电导率计等。
就被处理水供给泵3、清洗水供给泵4、添加剂供给泵37和被处理水测定部11、脱盐处理水测定部12、清洗水测定部13和被处理水供给阀5、排水阀6、29、脱盐处理水送水阀7、8、清洗水供给阀9、添加剂供给阀10和电源部20而言,连接于控制部14,在各工序的实施中,通过控制部14来控制。作为控制部14,使用用于按照指定的条件使装置运转的PLC(可编程逻辑控制器,Programmable Logic Controller)、定序器、数值控制装置等。
接着,对动作进行说明。就本实施方式中的水处理方法而言,一边反复进行水处理部1中的被处理水的脱盐和水处理部1的清洗的循环,一边依次进行被处理水的脱盐,如后所述在水处理部1的清洗中有反洗和添加反洗这2个清洗方法。
图2为表示实施方式1中的水处理方法的流程图。在水处理装置100的起动后,实施:使用水处理部1对被处理水进行脱盐、将脱盐处理水贮存于反清洗用水槽17及处理水槽15的“脱盐工序”(步骤ST1)。在脱盐工序结束后,进行“清洗方法实施控制”,其决定实施以下哪一个:实施在与被处理水流入方向相反的方向上将清洗水注入到水处理部1来清洗水处理部1的反清洗的“反洗工序”或者在与被处理水流入方向相反的方向上将含有添加剂的清洗水或添加剂注入到水处理部1来清洗水处理部1的“添加反洗工序”(步骤ST2)。在通过步骤ST2的清洗方法实施控制而决定实施反洗工序的情况下进入步骤ST3,在决定实施添加反洗工序的情况下进入步骤ST4。
采用反洗工序的水处理部1的清洗(步骤ST3)或采用添加反洗工序的水处理部1的清洗(步骤ST4)结束后,返回到步骤ST1,实施脱盐工序。以后,反复进行同样的循环。以下,对于“脱盐工序”、“反洗工序”、“添加反洗工序”及“清洗方法实施控制”,详细地说明。
<脱盐工序>
在脱盐工序中,首先打开被处理水供给阀5,关闭排水阀6。其次,起动被处理水供给泵3,输送原水槽2内的被处理水,供给到水处理部1。将被处理水从水处理部1上方的流入口1a供给到水处理部1内后,向下方流动。另外,通过电源部20对一对集电体28a、28b施加直流电压。就一对集电体28a、28b而言,如上所述分别与第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19相接,因此在第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19之间也施加直流电压,且通过库仑力吸引第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19,分别与一对集电体28a、28b相接,维持电连接的状态。这样,在脱盐工序的实施中,维持对第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19施加有直流电压的状态,通过库仑力使在水处理部1内流动的被处理水中所含的离子在第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19吸附、除去,进行被处理水的脱盐。将被脱盐的被处理水作为脱盐处理水从水处理部1下方的流出口1b排出。
在如上所述进行脱盐处理期间,关闭脱盐处理水送水阀7、打开脱盐处理水送水阀8直至在反清洗用水槽17中贮存规定量的水,将被脱盐处理的被处理水输送到反清洗用水槽17并贮存。将在反清洗用水槽17中贮存的脱盐处理水在反洗工序或添加反洗工序中作为清洗水利用。在反清洗用水槽17中贮存规定量的水时,关闭脱盐处理水送水阀8,打开脱盐处理水送水阀7,将被脱盐处理的被处理水输送到处理水槽15。从脱盐工序的开始起经过规定时间后,停止被处理水供给泵3,关闭被处理水供给阀5及脱盐处理水送水阀7。另外,也停止采用电源部20的直流电压的施加,结束脱盐工序。应予说明,在本实施方式的脱盐工序中,以被处理水在水处理部1内向下方流动的方式配置流入口1a和流出口1b,但也可以以在水处理部1内向上方或横向流动的方式配置流入口1a和流出口1b。
实施脱盐工序的时间为3~200分钟,优选为5~50分钟。在比3分钟短的情况下,脱盐与清洗的切换频率增多,循环整体的效率降低。另外,在比200分钟长的情况下,离子吸附到各个粒状电极构件的深部,离子变得难以脱离,因此清洗所花费的时间变长。因此,从脱盐与清洗的切换频率和离子吸附后的脱离的容易性的观点考虑,优选5~50分钟。
<清洗方法实施控制>
在脱盐工序结束后,控制部14以水处理部1的离子除去率作为决定指标来进行实施反洗工序还是实施添加反洗工序的实施控制。应予说明,在此所谓“离子除去率”,是被处理水的电导率与脱盐处理水的电导率之差除以被处理水的电导率并转换为百分率而得到的,表示水处理部1的脱盐效率的高低。
首先,就控制部14而言,从被处理水测定部11及脱盐处理水测定部12分别取得被处理水的电导率及脱盐处理水的电导率,对水处理部1的现在的离子除去率进行演算,将该离子除去率存储于存储部(未图示)。其次,控制部14从存储部(未图示)读出水处理装置100的起动后第1次的脱盐工序结束时或上次的添加反洗工序实施后第1次的脱盐工序结束时的离子除去率中的大者(以后将其称为“基准离子除去率”。),与现在的离子除去率比较。在现在的离子除去率为不到基准离子除去率的0.5倍~1.0倍、优选不到0.7倍~0.9倍的情况下,发生生物膜、水垢引起的离子除去率的降低,因此控制部14决定实施添加反洗工序。在1.0倍以上、优选0.9倍以上的情况下,没有发生处理部1的离子除去率的降低或降低很小,不必实施添加反洗,因此控制部14决定实施反洗工序。在不到0.5倍、优选不到0.7倍的情况下,发生离子除去率的显著降低,因此控制部14判断为:难以恢复由添加反洗工序所产生的离子除去率。这样的情况下,控制部14在显示部(未图示)显示:通知需要更换第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19的警告显示等,催促利用者更换第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19。
<反洗工序>
在反洗工序中,首先在打开排水阀6及清洗水供给阀9、关闭被处理水供给阀5的状态下起动清洗水供给泵4,在从水处理部1下方的清洗水流入口1c到上方的流入口1a的方向、即与被处理水的流动相反的方向上将反清洗用水槽17内的清洗水注入到水处理部1。就注入到水处理部1内的清洗水而言,向上方流动,从流入口1a向水处理部1的上方流出后,通过排水阀6来排水。
在反洗工序中,没有对一对集电体28a、28b施加直流电压。因此,没有将第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19通过库仑力吸引到一对集电体28a、28b,各个粒状电极构件可流动。另外,由于没有对第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19施加直流电压,因此第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19没有吸附清洗水中的离子,不会新生成水垢。另外,也不会吸引清洗水中的微生物等而新生成生物膜。
就在第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件的表面已附着的生物膜、水垢而言,由于清洗水的流动,通过在各个粒状电极构件的表面发挥作用的剪切力而被除去。就生物膜、水垢而言,有时在各个粒状电极构件的表面牢固地附着或固着,也有时仅凭借清洗水在粒状电极构件的表面上流动难以除去,但如上所述,就本实施方式的第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19而言,没有将粒子之间固定地设置于水处理部1,因此由于清洗水的流动,第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19也流动。因此,随着清洗水的流动,发生粒状电极构件之间的接触、碰撞,利用物理力将在各个表面上牢固地附着或固着的生物膜、水垢等剥离除去成为可能。
在反洗工序的实施中,用清洗水测定部13测定注入到水处理部1前的清洗水的电导率,用被处理水测定部11测定在水处理部1内流通后的清洗水的电导率,对被处理水测定部11的测定结果和清洗水测定部13的测定结果进行比较。在被处理水测定部11的测定结果为清洗水测定部13的测定结果的1~1.5倍、优选1~1.2倍的情况下,认为充分地进行了清洗,停止清洗水供给泵4,关闭清洗水供给阀9,结束反洗工序。在被处理水测定部11的测定结果比清洗水测定部13的测定结果的1.5倍大的情况下,在水处理部1内生物膜、水垢仍残留,清洗不充分,因此继续反洗工序。予以说明,在反洗工序中,没有通过电源部20向一对集电体28a、28b以及第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19施加直流电压,因此不发生注入到水处理部1的清洗水中所含的离子在第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19被吸附、除去而清洗水的电导率降低的情况,被处理水测定部11的测定结果没有小于清洗水测定部13的测定结果的1倍。
如上所述,反洗工序中使用的清洗水是将脱盐工序中产生的脱盐处理水贮存于反清洗用水槽17中的清洗水,因此如果必要的清洗水量多,则贮存于反清洗用水槽17的脱盐处理水的规定量也变大,贮存于处理水槽15的脱盐处理水减少,招致脱盐处理水的回收率的降低。另一方面,各个电极构件膨胀而使表面积增加时,与清洗水的接触面积增加,且变得容易发生电极构件之间的接触、碰撞,因此从有效的物理清洗这样的观点考虑,希望具有某种程度的膨胀。因此,从处理水的回收率和有效的物理清洗的平衡的观点考虑,可使反洗工序中的第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19的膨胀率成为0~200%,优选成为20~50%。应予说明,在此所谓“膨胀率”,表示清洗工序中的第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19的体积由脱盐工序时的体积增加了几%,没有膨胀的状态、即脱盐工序时和体积没有变化的状态成为膨胀率0%。膨胀率由清洗水的流量决定,因此通过控制部14来控制清洗水的流量,由此可将膨胀率设定为所期望的值。
<添加反洗工序>
在添加反洗工序中,首先打开添加剂供给阀10,起动添加剂供给泵37,从添加剂保管槽16将规定量的添加剂添加到反清洗用水槽17内的清洗水。其次,通过搅拌机36来进行搅拌,将添加剂和清洗水混合,生成含有添加剂的清洗水。在添加剂为过氧化氢的情况下,以反清洗用水槽17内的过氧化氢浓度成为0.0001~5%、优选0.001~1%的方式添加到反清洗用水槽17。在反清洗用水槽17内的过氧化氢浓度不到0.0001%的情况下,由于过氧化氢浓度过低,因此即使在水处理部1内注入含有添加剂的清洗水,在遍及第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19全体之前过氧化氢被消耗,清洗效果低。另一方面,如果过氧化氢浓度变得比5%大,则与第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19的反应所引起的气泡产生变得剧烈,气泡残存于活性炭细孔部。在活性炭细孔部残存的气泡阻碍脱盐工序中的离子吸附,使脱盐效率恶化。
接着,在打开排水阀6及清洗水供给阀9、将被处理水供给阀5关闭的状态下起动清洗水供给泵4,在从水处理部1下方的清洗水流入口1c向上方的流入口1a的方向、即与被处理水的流动相反的方向上将反清洗用水槽17内的含有添加剂的清洗水注入到水处理部1。被注入到水处理部1内的含有添加剂的清洗水向上方流动,从流入口1a向水处理部1的上方流出后,通过排水阀6来排水。
在添加反洗工序中,也与反洗工序的情形同样地,就在第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19的表面已附着的生物膜、水垢而言,由于含有添加剂的清洗水的流动,通过在各个粒状电极构件的表面发挥作用的剪切力而被除去。另外,就本实施方式的第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19而言,由于含有添加剂的清洗水的流动,第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19自身也流动。因此,含有添加剂的清洗水遍及第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19的全体,将在各个粒状电极构件的表面附着的生物膜、水垢等均匀地除去成为可能。
在添加反洗工序中,可用控制部14控制含有添加剂的清洗水的流量,使第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19的膨胀率为10~200%,优选10~100%。如果膨胀率变得比200%大,则必要的清洗水量过度增多,在脱盐工序中贮存于反清洗用水槽17的脱盐处理水的规定量变大。其结果,贮存于处理水槽15的脱盐处理水减少,招致脱盐处理水的回收率的降低。予以说明,在反洗工序中膨胀率也可以是0~10%,但在添加反洗工序中膨胀率比10%小的情况下,第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19的扩展小,不能对各个粒状电极构件的表面有效地进行物理清洗。
将第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19的体积的2~10倍量、优选3~5倍量的含有添加剂的清洗水注入到水处理部1后,停止清洗水供给泵4,关闭清洗水供给阀9。在注入到水处理部1的含有添加剂的清洗水的量比第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19的体积的2倍量少的情况下,未使充分的添加剂遍及各个粒状电极构件的表面,没有将在粒状电极构件的表面附着的生物膜、水垢彻底分解、除去。另一方面,在注入到水处理部1的含有添加剂的清洗水的量比第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19的体积的10倍量多的情况下,在脱盐工序中贮存于反清洗用水槽17的脱盐处理水的规定量变大。其结果,贮存于处理水槽15的脱盐处理水减少,招致脱盐处理水的回收率的降低。
接着,在关闭脱盐处理水送水阀7的状态下打开被处理水供给阀5、脱盐处理水送水阀8、排水阀29,起动被处理水供给泵3,将被处理水从原水槽2向水处理部1送水,使残留于水处理部1的含有添加剂的清洗水流出,从反清洗用水槽17通过排水阀29来排水。含有添加剂的清洗水的流出结束后,停止被处理水供给泵3,关闭被处理水供给阀5、排水阀29,结束添加反洗工序。使含有添加剂的清洗水从水处理部1流出时所使用的被处理水的量为第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19的体积的1~10倍量,优选为2~5倍量。在含有添加剂的清洗水的流出中所使用的被处理水的量比第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19的体积的1倍量少的情况下,不能使全部的含有添加剂的清洗水从水处理部1流出。另一方面,在被处理水比第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19的体积的10倍量多的情况下,含有添加剂的清洗水的流出中所使用的被处理水量增多,脱盐处理水的回收率降低。另外,由于含有添加剂的清洗水的流出所需的时间变长,添加反洗工序所花费的时间也变长,因此循环整体的效率降低。
予以说明,在脱盐处理水的性质上即使添加剂残存于水处理部1也无不良影响的情况下,可省略使含有添加剂的清洗水从水处理部1流出的操作。
予以说明,在图1中作为一例示出将流入口1a设置于水处理部1的一方、将流出口1b及清洗水流入口1c设置于水处理部1的另一方的情形,对于水处理部1的构成,也可以是图3中所示的其他例子的构成。图3(a)中所示的例子为将流入口1a及清洗水流入口1c设置于水处理部1的一方、将流出口1b及清洗水流出口1d设置于水处理部1的另一方。在与清洗水流出口1d连接的配管中设置有测定在水处理部1内流通后的清洗水的电导率等的第2清洗水测定部131。用第2清洗水测定部131测定电导率后,将清洗水排出到体系外。在图3(a)的例子中,在反洗工序及添加反洗工序中通过对清洗水测定部13的测定结果与第2清洗水测定部131的测定结果进行比较,进行是否充分地进行了清洗的判断。
在图3(a)的例子中,反洗工序中的清洗水的流动及添加反洗工序中的含有添加剂的清洗水的流动与脱盐工序中的被处理水的流动是相同的方向。在清洗水的流动及含有添加剂的清洗水的流动与被处理水的流动为相反的方向的情况下,如上所述添加反洗工序中的第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19的膨胀率需要为10%以上,在清洗水的流动和含有添加剂的清洗水的流动与被处理水的流动为相同方向的情况下,添加反洗工序中的第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19的膨胀率可以为0%。因此,具有:清洗所需的清洗水及含有添加剂的清洗水的量更少也足以的优点。予以说明,如图3(b)中所示的例子,通过将清洗水流出口1d与被处理水测定部11连接,可省略第2清洗水测定部131。另外,虽然省略图示,但在将清洗水流出口1d连接于脱盐处理水测定部12的情况下也可将第2清洗水测定部131省略。
另外,如图3(c)及图3(d)中所示的例子,可将清洗水流入口1c及清洗水流出口1d设置于集电体28a和集电体28b。即使在该情况下,也可如图3(c)中所示的例子,在与清洗水流出口1d连接的配管设置第2清洗水测定部131,也可如图3(d)中所示的例子将清洗水流出口1d连接于被处理水测定部11而省略第2清洗水测定部131。另外,虽然省略图示,但在将清洗水流出口1d连接于脱盐处理水测定部12的情况下也可省略第2清洗水测定部131。另外,即使在图3(d)的例子中,添加反洗工序中的第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19的膨胀率也可为0%。
予以说明,就图3(a)~图3(d)中所示的水处理部的构成而言,在实施方式2以后中也可应用。
<具体的实施例>
以下,列举实施例对本发明进一步进行说明。在实施例中,作为被处理水,使用将电导率2mS/cm、DOC10mg/L的城市污水过滤所得的水。作为第1粒状电极构件18、第2粒状电极构件19,使用粒状活性炭,活性炭量设为10L。脱盐工序中的被处理水的流速设为0.1m/分钟,反洗工序中的清洗水及添加反洗工序中的含有添加剂的清洗水的流速设为0.5m/分钟。作为添加剂,使用过氧化氢水,含有添加剂的清洗水的过氧化氢浓度设为1%。
<实施例1>
采用上述的被处理水、活性炭量、流速条件将脱盐工序和反洗工序实施8个循环。应予说明,实施例1中没有实施添加反洗工序。通过进行采用实施例1的验证,得到以下的表1的结果。
[表1]
<实施例2>
采用上述的被处理水、活性炭量、流速条件将脱盐工序、反洗工序或添加反洗工序实施8个循环。对于添加反洗工序实施条件,在脱盐工序结束时的离子除去率与水处理装置100起动后第1次的脱盐工序结束时或上次的添加反洗工序实施后第1次的离子除去率比较降低5%以上的情况下,在脱盐工序后实施添加反洗工序,在不满足该条件的情况下实施反洗工序。基于上述添加反洗工序实施条件,在实施例2中在第3次及第6次的脱盐工序结束后实施添加反洗工序。通过进行采用实施例2的验证,得到以下的表2的结果。
[表2]
<比较例1>
采用上述的被处理水、活性炭量、流速条件将脱盐工序实施8个循环,没有实施反洗工序及添加反洗工序。通过进行采用该比较例1的验证,得到以下的表3的结果。
[表3]
将以上实施例1、2及比较例1的结果汇总于表4。如表4中所示,在实施例1及比较例1中,每重复次数,离子除去率就降低,但将实施例1与比较例1进行比较时,在比较例1中在循环第4次以后离子除去率急剧地降低,而与此相对的是,在实施例1中即使在循环第4次以后也维持着高的离子除去率。由此可知:通过本实施方式的反洗工序的实施来将附着于电极构件而阻碍脱盐的生物膜、水垢除去,能够抑制离子除去率的降低,维持高的离子除去率。另外,在实施例2中,离子除去率定期地恢复。由此可知:通过添加反洗工序的实施,能够均匀地除去更牢固地附着于电极构件而只凭借反洗工序无法充分地彻底除去的生物膜、水垢,能够稳定地维持更高的离子除去率。
[表4]
循环 | 第1次 | 第2次 | 第3次 | 第4次 | 第5次 | 第6次 | 第7次 | 第8次 |
实施例1中的离子除去率(%) | 70 | 66 | 61 | 60 | 58 | 56 | 53 | 52 |
实施例2中的离子除去率(%) | 70 | 66 | 61 | 68 | 65 | 60 | 67 | 63 |
比较例1中的离子除去率(%) | 70 | 66 | 61 | 55 | 49 | 44 | 38 | 35 |
根据实施方式1,由于第1粒状电极构件及第2粒状电极构件中所含的多个粒状电极在反洗工序及添加反洗工序中分别可流动,因此通过清洗水或含有添加剂的清洗水的流通,一边使各个粒状电极构件流动一边实施粒状电极构件的清洗。因此,能够更可靠地将在粒状电极构件的电极表面牢固地附着或固着的生物膜、水垢等除去,且可均匀地清洗电极构件全体。
另外,通过使用使清洗水中含有具有将生物膜、水垢分解的性质的添加剂的含有添加剂的清洗水来实施反清洗,能够更可靠地将只凭借反洗工序无法充分地彻底除去的生物膜、水垢除去。
另外,通过控制部将第1次的脱盐工序结束时的离子除去率或上次的添加反洗工序实施后第1次的脱盐工序结束时的离子除去率中的大者、即基准离子除去率与现在的离子除去率进行比较,在现在的离子除去率不到基准离子除去率的0.5倍~1.0倍进行控制以实施利用添加有添加剂的清洗水的反清洗,由此可有效率地且有效地实施清洗和脱盐,因此可稳定地、连续地进行脱盐处理。
另外,由于使用脱盐处理水作为清洗水,因此不需要来自外部的清洗水的导入、清洗水用的设备,可实现设备的简化,能够控制清洗水的排水量,且可抑制污染水量。
实施方式2.
以下,基于图4及图5对本发明的实施方式2进行说明。应予说明,对于与图1相同或相当部分标注同一符号,省略其说明。就实施方式2而言,在可将清洗水或含有添加剂的清洗水循环方面与实施方式1不同。图4为本发明的实施方式2中的水处理装置的构成图。水处理装置200具备:进行被处理水的脱盐处理的水处理部1;依次经由被处理水测定部11、三通阀22及被处理水供给泵3而与水处理部1连接、贮存被处理水的原水槽2;依次经由脱盐处理水测定部12及脱盐处理水送水阀7而与水处理部1连接、贮存在水处理部1被脱盐处理的被处理水的处理水槽15;依次经由脱盐处理水测定部12及三通阀24而与水处理部1连接、贮存反清洗用的清洗水的反清洗用水槽17。就供给到水处理部1的清洗水而言,可从水处理部1依次经由被处理水测定部11和三通阀23而排水,且可依次经由被处理水测定部11、三通阀22、三通阀23、三通阀24、清洗水供给泵4、清洗水测定部13而循环。另外,在清洗水的循环中,清洗水供给泵4作为循环泵来发挥功能。将三通阀22、三通阀23、三通阀24连接于控制部14,在各工序的实施中通过控制部14来控制。
由于其他的构成与实施方式1相同,因此省略其说明。
接着,对于动作进行说明。在一边反复进行水处理部1中的被处理水的脱盐和水处理部1的清洗的循环一边依次进行被处理水的脱盐的方面与实施方式1相同。以下,对“脱盐工序”、“反洗工序”及“添加反洗工序”详细地说明。由于“清洗方法实施控制”与实施方式1相同,因此省略其说明。
<脱盐工序>
在脱盐工序中,首先将三通阀22在从原水槽2到水处理部1的方向上打开,关闭三通阀23。接着,起动被处理水供给泵3,输送原水槽2内的被处理水,供给到水处理部1。被处理水从水处理部1上方的流入口1a被供给到水处理部1内后,向下方流动。另外,通过电源部20,经由一对集电体28a、28b对第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19施加直流电压,通过库仑力将被处理水中所含的离子在第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19吸附、除去,进行被处理水的脱盐。
对于其他,与实施方式1相同。
<反洗工序>
反洗工序中,首先在将三通阀24在从反清洗用水槽17到清洗水供给泵4、清洗水测定部13、水处理部1的方向上打开、在将三通阀22在从水处理部1到三通阀23的方向上打开的状态下起动清洗水供给泵4,将反清洗用水槽17内的清洗水在从水处理部1下方的清洗水流入口1c向上方的流入口1a的方向、即与被处理水的流动相反的方向上注入到水处理部1。此时,将三通阀23从三通阀22向排水侧打开直至将规定水量的清洗水贮存于水处理部1,将从流入口1a流出的清洗水排水。
将规定水量的清洗水贮存于水处理部1后,将三通阀23在从三通阀22到三通阀24的方向上打开,将三通阀24在从三通阀23到清洗水测定部13、水处理部1的方向上打开。由此形成清洗水的循环路径,因此就清洗水而言,通过清洗水供给泵4的驱动力而循环。
就清洗水的循环所产生的水处理部1的清洗而言,如下所述进行。图5为说明实施方式2中的水处理方法的反洗工序的流程图,表示开始清洗水的循环后的流程。
一边使清洗水循环,一边用清洗水测定部13测定注入水处理部1前的清洗水的电导率,用被处理水测定部11测定在水处理部1内流通后的清洗水的电导率,将被处理水测定部11的测定结果与清洗水注入时的清洗水测定部13的测定结果进行比较。比较的结果是,在被处理水测定部11的测定结果超过清洗水测定部13的测定结果的1~5倍、优选1~3倍的范围内的规定倍率的情况下,进入步骤ST03,在不满足该条件的情况下,进入步骤ST02,继续循环(步骤ST01)。
在步骤ST01中不满足条件的情况下,即,被处理水测定部11的测定结果没有超过清洗水测定部13的测定结果的上述规定倍率的情况下,原样使清洗水循环,继续反清洗(步骤ST02)。
在步骤ST01中满足条件的情况下,即,被处理水测定部11的测定结果比清洗水注入时的清洗水测定部13的测定结果的上述规定倍率大的情况下,切换三通阀23,从三通阀22向排水侧打开,将循环的清洗水排水(步骤ST03)。
在没有施加电压或电流的情况下,第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19没有吸附离子,因此在步骤ST01中被处理水测定部11的测定结果不会变得比清洗水测定部13的测定结果的1倍小。另一方面,在被处理水测定部11的测定结果比清洗水测定部13的测定结果的5倍大的情况下,由于清洗水中的离子浓度接近饱和,因此吸附于第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19的离子变得难以在清洗水中脱离,表示清洗效率降低。另外,在使这样的清洗水循环的情况下,有可能因清洗水中的污物将第1粒状电极构件18、第2粒状电极构件19及间隔件21再污染。
在实施完成1~10次、优选1~5次的范围内的规定次数的使清洗水循环的反清洗的情况下,结束采用清洗水的循环的水处理部1的清洗而进入步骤ST05,在不满足该条件的情况下返回到步骤ST02,继续采用循环的反清洗(步骤ST04)。应予说明,就使清洗水循环的反清洗的次数而言,将从清洗水的循环开始到步骤ST03的排水设为1次。另外,步骤ST01中设定的上述规定倍率可在步骤ST04中的每一次时进行设定。
步骤ST04中满足条件的情况下,一边维持将三通阀23从三通阀22向排水侧打开的状态,一边切换三通阀24,在从反清洗用水槽17到清洗水测定部13、水处理部1的方向上打开,将反清洗用水槽17内的清洗水重新注入到水处理部1(步骤ST05)。予以说明,如果在步骤ST04中使采用循环的清洗的次数比10次多,则必要的清洗水量过度增多,招致脱盐处理水的回收率的降低。
一边将清洗水注入到水处理部1,一边用清洗水测定部13测定注入到水处理部1前的清洗水的电导率,用被处理水测定部11测定在水处理部1内流通后的清洗水的电导率,将被处理水测定部11的测定结果与清洗水测定部13的测定结果进行比较。比较的结果是,在被处理水测定部11的测定结果为清洗水测定部13的测定结果的1~1.5倍、优选1~1.2倍的情况下,认为充分地进行了清洗,停止清洗水供给泵4,关闭清洗水供给阀9,结束反洗工序。在不满足该条件的情况下,进入步骤ST07(步骤ST06)。
在不满足步骤ST06的条件的情况下,即,在被处理水测定部11的测定结果比清洗水测定部13的测定结果的1.5倍大的情况下,生物膜、水垢仍残留于水处理部1内,清洗不充分,因此将清洗水注入到水处理部1,继续反洗工序(步骤ST07),返回到步骤ST06,继续清洗水的注入直至满足条件。
在实施方式2中的反洗工序中,可用控制部14来控制清洗水的流量,使第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19的膨胀率为0~200%、优选0~100%。与实施方式1的情形同样地,如果第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19的膨胀率变得比200%大,则必要的清洗水量过度增多,招致脱盐处理水的回收率的降低。应予说明,在实施方式1中,从有效的物理清洗的观点考虑,希望具有某种程度的膨胀,但在实施方式2中,由于通过使清洗水循环来确保物理清洗的效率性,因此可不使第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19膨胀。
对于其他,与实施方式1相同。
<添加反洗工序>
添加反洗工序中,与实施方式1同样地,首先打开添加剂供给阀10,起动添加剂供给泵37,从添加剂保管槽16将规定量的添加剂添加到反清洗用水槽17内的清洗水中。其次,通过搅拌机36来进行搅拌,将添加剂和清洗水混合,生成含有添加剂的清洗水。在添加剂为过氧化氢的情况下,以反清洗用水槽17内的过氧化氢浓度成为0.0001~5%、优选0.001~1%的方式添加到反清洗用水槽17中。其次,在将三通阀24在从反清洗用水槽17到清洗水测定部13、水处理部1的方向上打开、将三通阀22在从水处理部1到三通阀23的方向上打开的状态下起动清洗水供给泵4,将反清洗用水槽17内的含有添加剂的清洗水以从水处理部1下方的清洗水流入口1c到上方的流入口1a的方向、即与被处理水的流动相反的方向注入到水处理部1。此时,三通阀23从三通阀22向排水侧打开直至在水处理部1中贮存规定水量的含有添加剂的清洗水,将从流入口1a流出的含有添加剂的清洗水排水。
在水处理部1中贮存规定水量的含有添加剂的清洗水后,将三通阀23在从三通阀22到三通阀24的方向上打开,将三通阀24在从三通阀23到清洗水测定部13、水处理部1的方向上打开。由此,形成含有添加剂的清洗水的循环路径,含有添加剂的清洗水通过清洗水供给泵4的驱动力来进行循环。
就采用含有添加剂的清洗水的循环进行的水处理部1的清洗而言,与上述的反洗工序的情形同样地,一边使含有添加剂的清洗水循环,一边用清洗水测定部13测定注入到水处理部1前的含有添加剂的清洗水的电导率,用被处理水测定部11测定在水处理部1内流通后的含有添加剂的清洗水的电导率,将被处理水测定部11的测定结果与含有添加剂的清洗水注入时的清洗水测定部13的测定结果进行比较。比较的结果是,在被处理水测定部11的测定结果超过清洗水测定部13的测定结果的1~5倍、优选1~3倍的范围内的规定倍率的情况下,切换三通阀23,从三通阀22向排水侧打开,将循环的含有添加剂的清洗水排水。在被处理水测定部11的测定结果没有超过清洗水测定部13的测定结果的上述规定倍率的情况下,原样使含有添加剂的清洗水循环,继续清洗。
将第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19的体积的2~10倍量、优选3~5倍量的含有添加剂的清洗水注入到水处理部1后,停止清洗水供给泵4,关闭三通阀24。然后,与实施方式1的情形同样地实施使含有添加剂的清洗水从水处理部1流出的操作,结束添加反洗工序。
根据实施方式2,能够获得与实施方式1同样的效果。
另外,由于能够将反洗工序中的清洗水及添加反洗工序中的含有添加剂的清洗水分别循环使用,因此能够有效率地利用清洗水,能够减少清洗所需的水量、提高脱盐处理水的回收率。
实施方式3.
以下,基于图6对本发明的实施方式3进行说明。应予说明,对于与图4相同或相当部分标注相同附图标记,省略其说明。就实施方式3而言,在具备多种添加剂的方面与实施方式2不同。图6为本发明的实施方式3中的水处理装置的构成图。在水处理装置300中,水处理部1与实施方式2同样地依次经由脱盐处理水测定部12及脱盐处理水送水阀7来与处理水槽15连接。另一方面,与实施方式2不同,水处理部1没有依次经由脱盐处理水测定部12及脱盐处理水送水阀8来与反清洗用水槽17连接。水处理部1经由依次经由脱盐处理水送水泵26及脱盐处理水送水阀8来与反清洗用水槽17连接的处理水槽15来与反清洗用水槽17连接。另外,水处理部1可经由排水阀30来排水。
就反清洗用水槽17而言,经由添加剂供给泵37及四通阀25来与3个添加剂保管槽16a、16b、16c连接。在添加剂保管槽16a、16b、16c中,分别保管有相互不同种类的添加剂(以下设为添加剂A、添加剂B、添加剂C)。就四通阀25而言,根据使用的添加剂,将反清洗用水槽17与3个添加剂保管槽16a、16b、16c中的任意者连接。添加剂供给泵37及四通阀25与控制部14连接,各工序的实施中,通过控制部14来控制。
其他的构成与实施方式2相同,因此省略其说明。
接着,对于动作进行说明。在一边反复进行水处理部1中的被处理水的脱盐和水处理部1的清洗的循环一边依次进行被处理水的脱盐的方面与实施方式2相同。另外,实施方式3的“反洗工序”及“清洗方法实施控制”与实施方式2相同,因此省略其说明,对于“脱盐工序”及“添加反洗工序”详细地说明。
应予说明,在添加反洗工序中将采用清洗水进行的反清洗设为第1反清洗、第2反清洗、第3反清洗,该清洗水添加有在添加剂保管槽16a、16b、16c中保管的添加剂A、B、C,对于以第1反清洗、第2反清洗、第3反清洗的顺序实施添加反洗工序的情形进行说明。
<脱盐工序>
在脱盐工序中,与实施方式2同样地,首先将三通阀22在从原水槽2到水处理部1的方向上打开,关闭三通阀23。另外,打开脱盐处理水送水阀7。接着,起动被处理水供给泵3,输送原水槽2内的被处理水,供给到水处理部1。将被处理水从水处理部1上方的流入口1a供给到水处理部1内后,向下方流动。另外,通过电源部20经由一对集电体28a、28b向第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19施加直流电压,通过库仑力将被处理水中所含的离子在第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19吸附、除去,进行被处理水的脱盐。将被脱盐的被处理水作为脱盐处理水从水处理部1下方的流出口1b排出,通过脱盐处理水测定部12、脱盐处理水送水阀7而流动到处理水槽15。将规定水量脱盐处理水供给到处理水槽15后,打开脱盐处理水送水阀8,起动脱盐处理水送水泵26,将脱盐处理水从处理水槽15向反清洗用水槽17输送直至达到规定量。
对于其他,与实施方式1相同。
<添加反洗工序>
在第1反清洗中,首先,将四通阀25在从添加剂保管槽16a到反清洗用水槽17的方向上打开,起动添加剂供给泵37,从添加剂保管槽16a将规定量的添加剂A添加到反清洗用水槽17内的清洗水中。其次,通过搅拌机36来进行搅拌,将添加剂A和清洗水混合,生成含有添加剂A的清洗水。接着,在将三通阀24在从反清洗用水槽17到清洗水测定部13、水处理部1的方向上打开、将三通阀22在从水处理部1到三通阀23的方向上打开的状态下起动清洗水供给泵4,将反清洗用水槽17内的含有添加剂A的清洗水以从水处理部1下方的清洗水流入口1c向上方的流入口1a的方向、即与被处理水的流动相反的方向注入到水处理部1。此时,三通阀23从三通阀22向排水侧打开直至将规定水量的清洗水贮存于水处理部1,将从流入口1a流出的清洗水排水。
将规定水量的含有添加剂A的清洗水贮存于水处理部1后,将三通阀23在从三通阀22到三通阀24的方向上打开,将三通阀24在从三通阀23到清洗水测定部13、水处理部1的方向上打开。由此,形成含有添加剂A的清洗水的循环路径,含有添加剂的清洗水通过清洗水供给泵4的驱动力来进行循环。对于采用含有添加剂A的清洗水进行的水处理部1的清洗,与实施方式2的添加反洗工序中的反清洗相同。
第1反清洗结束后,打开排水阀29,将含有添加剂A的清洗水从反清洗用水槽17排水。含有添加剂A的清洗水的排水后,打开脱盐处理水送水阀8,起动脱盐处理水送水泵26,将脱盐处理水从处理水槽15输送到反清洗用水槽17。将规定水量的脱盐处理水输送到反清洗用水槽17后,停止脱盐处理水送水泵26,关闭脱盐处理水送水阀8。
将四通阀25在从添加剂保管槽16b到反清洗用水槽17的方向上打开,起动添加剂供给泵37,将规定量的添加剂B从添加剂保管槽16b添加到反清洗用水槽17内的清洗水中。接着,通过搅拌机36来进行搅拌,将添加剂B和清洗水混合,生成含有添加剂B的清洗水。以后,与第1反清洗的情形同样地实施采用含有添加剂B的清洗水的第2反清洗。第2反清洗结束后,同样地将添加剂从添加剂B切换为添加剂C,实施第3反清洗。
第3反清洗结束后,停止清洗水供给泵4,关闭脱盐处理水送水阀7,打开排水阀30。将三通阀22在从原水槽2到水处理部1的方向上打开,起动被处理水供给泵3,将被处理水输送到水处理部1,使残存于水处理部1的含有添加剂C的清洗水流出,通过排水阀30进行排水。在含有添加剂C的清洗水的流出结束后,停止被处理水供给泵3,关闭被处理水供给阀5、排水阀30,结束添加反洗工序。对于将含有添加剂的清洗水从水处理部1流出时所使用的被处理水量,与实施方式1相同。
予以说明,在脱盐处理水的性质上,即使添加剂C在水处理部1中残存也无不良影响的情况下,可省略使含有添加剂C的清洗水流出的操作。
对于各个添加剂,在第1反清洗中使用的添加剂A为具有将生物膜除去的性质的氧化剂,在第2反清洗中使用的添加剂B为将在酸性下进行离子化的碳酸钙等水垢除去的酸。另外,在第3反清洗中使用的添加剂C为将在碱性下进行离子化的二氧化硅等水垢除去的碱。优选地,作为氧化剂,使用过氧化氢、臭氧、次氯酸等,作为酸,使用硫酸、盐酸等。另外,作为碱,优选使用氢氧化钠、碳酸钠、倍半碳酸钠、碳酸氢钠等。
根据实施方式3,能够获得与实施方式2同样的效果。
另外,设置多个保管有相互种类不同的添加剂的添加剂保管槽,通过使用有氧化剂的第1反清洗将生物膜除去,通过使用有酸的第2反清洗将在酸性下进行离子化的碳酸钙等水垢除去,通过使用有碱的第3反清洗将在碱性下进行离子化的二氧化硅等水垢除去。这样,通过使用添加有不同的添加剂的清洗水来实施反清洗,能够有效率地且有效地进行蓄积于水处理部1的生物膜、水垢的除去。
实施方式4.
以下,基于图7对本发明的实施方式4进行说明。应予说明,对于与图4相同或相当部分标注相同附图标记,省略其说明。就实施方式4而言,在将添加剂直接注入到水处理部1中的方面与实施方式2不同。图7为本发明的实施方式4中的水处理装置的构成图。在水处理装置400中,水处理部1经由清洗水供给泵4、清洗水测定部13和四通阀25来与处理水槽15连接。另外,水处理部1可经由排水阀30来排水。水处理装置400不具备反清洗用水槽17,也不具备搅拌机36及排水阀29。
就处理水槽15而言,经由脱盐处理水送水阀8、脱盐处理水送水泵26而连接于添加剂生成部27。就添加剂生成部27而言,生成添加剂而注入到水处理部1,相当于实施方式1中的添加剂供给部。经由测定添加剂浓度的添加剂测定部31及添加剂供给阀10而连接于设置于水处理部1的添加剂注入口1e。另外,添加剂生成部27及添加剂测定部31连接于控制部14,在各工序的实施中,通过控制部14进行控制。作为添加剂生成部27,使用由从外部供给的空气、氧气生成臭氧的臭氧发生器等、通过脱盐处理水的电解而生成次氯酸、次氯酸盐、臭氧、过氧化氢的电解装置等。另外,作为添加剂生成部27,可使用离子交换树脂、离子交换膜等。该情况下,可由脱盐处理水来生成酸、碱。予以说明,虽然将图示省略,但可形成将添加剂生成部27连接于原水槽2、由被处理水来生成添加剂的构成。
就四通阀25而言,除了清洗水测定部13及处理水槽15以外,也连接于脱盐处理水测定部12及三通阀23,从水处理部1流出的脱盐处理水可经由脱盐处理水测定部12、四通阀25、三通阀23、三通阀22及被处理水测定部11来进行循环。
其他的构成与实施方式2相同,因此省略其说明。
接着,对动作进行说明。一边反复进行水处理部1中的被处理水的脱盐和水处理部1的清洗的循环一边依次进行被处理水的脱盐的方面与实施方式1相同。以下对于“脱盐工序”、“反洗工序”及“添加反洗工序”详细地说明。“清洗方法实施控制”与实施方式1相同,因此省略其说明。
<脱盐工序>
在脱盐工序中,首先,将三通阀22在从原水槽2到水处理部1的方向上打开,关闭三通阀23。另外,将四通阀25在从脱盐处理水测定部12到处理水槽15的方向上打开。接着,起动被处理水供给泵3,输送原水槽2内的被处理水,供给到水处理部1。将被处理水从水处理部1上方的流入口1a供给到水处理部1内后,向下方流动。另外,通过电源部20经由一对集电体28a、28b将直流电压施加于第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19,通过库仑力将被处理水中所含的离子在第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19吸附、除去,进行被处理水的脱盐。被脱盐的被处理水作为脱盐处理水从水处理部1下方的流出口1b排出,通过脱盐处理水测定部12、四通阀25而流动到处理水槽15。
对于其他,与实施方式2相同。
<反洗工序>
在反洗工序中,首先在将四通阀25在从处理水槽15到清洗水测定部13、水处理部1的方向上打开、将三通阀22在从水处理部1到三通阀23的方向上打开的状态下起动清洗水供给泵4,将处理水槽15内的脱盐处理水作为清洗水以从水处理部1下方的清洗水流入口1c向上方的流入口1a的方向、即与被处理水的流动相反的方向注入水处理部1。此时,三通阀23从三通阀22向排水侧打开直至将规定水量的清洗水贮存于水处理部1,将从流入口1a流出的清洗水排水。
在水处理部1中贮存规定水量的作为清洗水的脱盐处理水后,将三通阀23在从三通阀22到四通阀25的方向上打开,将四通阀25在从三通阀23到清洗水测定部13、水处理部1的方向上打开。由此,形成作为清洗水的脱盐处理水的循环路径,脱盐处理水通过清洗水供给泵4的驱动力来进行循环。
一边使作为清洗水的脱盐处理水循环,一边用清洗水测定部13测定注入到水处理部1前的脱盐处理水的电导率,用被处理水测定部11测定在水处理部1内流通后的脱盐处理水的电导率,将被处理水测定部11的测定结果与清洗水测定部13的测定结果进行比较。比较的结果是,在被处理水测定部11的测定结果为清洗水测定部13的测定结果的0~5倍、优选0.5~3倍的情况下,切换三通阀23,从三通阀22向排水侧打开,将循环的脱盐处理水排水。另外,在实施完成1~10次、优选1~5次使脱盐处理水循环的反清洗后,将四通阀25在从处理水槽15到清洗水测定部13、水处理部1的方向上打开,结束通过循环进行的反清洗。
在利用循环进行的反清洗结束后,一边将作为清洗水的脱盐处理水从处理水槽15注入到水处理部1,一边用清洗水测定部13测定注入到水处理部1前的脱盐处理水的电导率,用被处理水测定部11测定在水处理部1内流通后的脱盐处理水的电导率,将被处理水测定部11的测定结果与清洗水测定部13的测定结果进行比较。比较的结果是,在被处理水测定部11的测定结果为清洗水测定部13的测定结果的1~1.5倍、优选1~1.2倍的情况下,认为充分地进行了清洗,停止清洗水供给泵4,关闭清洗水供给阀9,结束反洗工序。在不满足该条件的情况下,即,在被处理水测定部11的测定结果比清洗水测定部13的测定结果的1.5倍大的情况下,生物膜、水垢仍残存于水处理部1内,表示清洗不充分,因此将脱盐处理水注入水处理部1,继续反洗工序直至满足条件。
对于其他,与实施方式2相同。
<添加反洗工序>
在添加反洗工序中,首先,在将四通阀25在从处理水槽15到清洗水测定部13、水处理部1的方向上打开、将三通阀22从水处理部1到三通阀23的方向上打开的状态下起动清洗水供给泵4,将处理水槽15内的脱盐处理水作为清洗水,以从水处理部1下方的清洗水流入口1c到上方的流入口1a的方向、即与被处理水的流动相反的方向注入到水处理部1。此时,三通阀23从三通阀22向排水侧打开,直至在水处理部1中贮存规定水量的清洗水,将从流入口1a流出的清洗水排水。
将规定水量的作为清洗水的脱盐处理水贮存于水处理部1后,将三通阀23在从三通阀22到四通阀25的方向上打开,将四通阀25在从三通阀23到清洗水测定部13、水处理部1的方向上打开。由此,形成作为清洗水的脱盐处理水的循环路径,脱盐处理水通过清洗水供给泵4的驱动力来进行循环。
在如上所述使脱盐处理水循环的状态下,打开添加剂供给阀10,将添加剂生成部27中生成的添加剂从添加剂注入口1e注入到水处理部1。在将添加剂稀释来使用的情况下,打开脱盐处理水送水阀8,起动脱盐处理水送水泵26,将处理水槽15中的脱盐处理水输送到添加剂生成部27,将添加剂用脱盐处理水稀释,注入到水处理部1。
予以说明,由于水处理装置400不具备排水阀29,因此在添加反洗工序结束时所进行的含有添加剂的清洗水的流出中,从排水阀30排水。
对于其他,与实施方式2相同。
根据实施方式4,能够获得与实施方式2相同的效果。
另外,由于从添加剂生成部直接将添加剂注入到水处理部,因此能够省略用于将添加剂在清洗水中混合而生成含有添加剂的清洗水的反清洗用水槽。另外,也能够省略生成含有添加剂的清洗水的时间,能够缩短添加反洗工序的时间,实施有效率的脱盐处理。
予以说明,在实施方式4中通过添加剂生成部能够生成多种添加剂,因此可如实施方式3的第1清洗、第2清洗、第3清洗一边切换添加剂的种类一边实施添加反洗工序。
实施方式5.
以下,基于图8对本发明的实施方式5进行说明。应予说明,对于与图1相同或相当部分标注相同附图标记,省略其说明。就实施方式5而言,设置多个水处理部并将其串联地连接的方面与实施方式1不同。以下将一者设为A系,将另一者设为B系,对于A系的构成要素在附图标记的最后标注“A”,对于B系的构成要素在附图标记的最后标注“B”。
图1为本发明的实施方式5中的水处理装置的构成图。水处理装置500具备:具备被处理水流入的流入口1aA、脱盐处理水流出的流出口1bA、及反清洗时清洗水或含有添加剂的清洗水流入的清洗水流入口1cA、依次经由被处理水测定部11A、被处理水供给阀5及被处理水供给泵3与贮存被处理水的原水槽2连接而对从原水槽2所供给的被处理水进行脱盐处理的水处理部1A;具备被处理水流入的流入口1aB、脱盐处理水流出的流出口1bB和反清洗时清洗水或含有添加剂的清洗水流入的清洗水流入口1cB、依次经由脱盐处理水测定部12A、被处理水供给阀5B及被处理水测定部11B与水处理部1A连接而对在水处理部1A被脱盐处理的被处理水进一步进行脱盐处理的水处理部1B。水处理部1B依次经由脱盐处理水测定部12B及脱盐处理水送水阀7与贮存被水处理部1B进一步脱盐处理的被处理水的处理水槽15连接,且依次经由脱盐处理水测定部12B及脱盐处理水送水阀8而与贮存反清洗用的清洗水的反清洗用水槽17连接。
反清洗用水槽17为水处理部1A及水处理部1B所共用,在反清洗时也通过依次经由向水处理部1B供给清洗水的清洗水供给泵4B、清洗水供给阀9B及清洗水测定部13B的路径与水处理部1B连接,且依次经由用于向水处理部1A供给清洗水的清洗水供给泵4A、清洗水供给阀9A及清洗水测定部13A而与水处理部1A连接。
就向水处理部1A和水处理部1B供给的清洗水而言,可从水处理部1A及水处理部1B分别依次经由被处理水测定部11A及被处理水测定部11B和排水阀6A及排水阀6B而排水。另外,反清洗用水槽17依次经由添加剂供给阀10和添加剂供给泵37而与添加剂保管槽16连接,在反清洗用水槽17中,设置有在供给添加剂时将添加剂和清洗水搅拌来使其混合的搅拌机36。另外,反清洗用水槽17内的清洗水可经由排水阀29排出。
在水处理部1A中,将连接于电源部20的一对集电体28aA、28bA配置在两端,在一对集电体28aA、28bA之间,第1粒状电极构件18A与第2粒状电极构件19A相互对置,被间隔件21A隔开配置。将第1粒状电极构件18A及第2粒状电极构件19A分别设置多个,第1粒状电极构件18A之间或第2粒状电极构件19A之间接触,但通过间隔件21A,第1粒状电极构件18A与第2粒状电极构件19A不会接触。
在水处理部1B中,也同样地,将链接于电源部20的一对集电体28aB、28bB配置在两端,在一对集电体28aB、28bB之间,第1粒状电极构件18B与第2粒状电极构件19B相互对置,被间隔件21B隔开配置。将第1粒状电极构件18B及第2粒状电极构件19B分别设置多个,第1粒状电极构件18B之间或第2粒状电极构件19B之间接触,但通过间隔件21B,第1粒状电极构件18B与第2粒状电极构件19B不会接触。
就集电体28aA、28bA、28aB、28bB、第1粒状电极构件18A、18B、第2粒状电极构件19A、19B、间隔件21A、21B的材质、功能而言,与实施方式1中说明的集电体28a、28b、第1粒状电极构件18、第2粒状电极构件19、间隔件21相同。
就分别连接于水处理部1A及和水处理部1B的被处理水测定部11A及被处理水测定部11B、脱盐处理水测定部12A及脱盐处理水测定部12B、清洗水测定部13A及清洗水测定部13B而言,与实施方式1的被处理水测定部11、脱盐处理水测定部12、清洗水测定部13相同。
就各个阀、泵、测定部而言,与实施方式1同样地连接于控制部14,在各工序的实施中,通过控制部14来控制。
应予说明,在实施方式5中设置有2个水处理部,但并不限于此,可设置3个以上的水处理部。
接着,对于动作进行说明。一边反复进行水处理部1A和水处理部1B中的被处理水的脱盐和水处理部1A和水处理部1B的清洗的循环一边依次进行被处理水的脱盐的方面与实施方式1相同。以下对于“脱盐工序”、“反洗工序”和“添加反洗工序”详细地说明。
<脱盐工序>
在脱盐工序中,首先,打开被处理水供给阀5A及被处理水供给阀5B,关闭排水阀6A及排水阀6B。其次,起动被处理水供给泵3,输送原水槽2内的被处理水,供给到水处理部1A。将被处理水从水处理部1A上方的流入口1aA供给到水处理部1A内后,向下方流动。另外,通过电源部20经由一对集电体28aA、28bA向第1粒状电极构件18A及第2粒状电极构件19A施加直流电压,通过库仑力将被处理水中所含的离子在第1粒状电极构件18A及第2粒状电极构件19A吸附、除去,进行被处理水的脱盐。被脱盐的被处理水作为脱盐处理水从水处理部1A下方的流出口1bA排出,依次通过脱盐处理水测定部12A、被处理水供给阀5B、被处理水测定部11B而从流入口1aB供给到水处理部1B。在水处理部1B中也同样地,通过使被水处理部1A进盐处理的被处理水中所含的离子在第1粒状电极构件18B及第2粒状电极构件19B吸附、除去,进一步进行脱盐。将被水处理部1B进一步脱盐的被处理水从水处理部1B下方的流出口1bB排出,与实施方式1同样地,输送到反清洗用水槽17直至贮存规定量,在到达规定量后,输送到处理水槽15。从脱盐工序的开始经过规定时间后,停止被处理水供给泵3,关闭被处理水供给阀5A、被处理水供给阀5B及脱盐处理水送水阀7。另外,采用电源部20的直流电压的施加也停止,结束脱盐工序。
对于其他,与实施方式1相同。
<清洗方法实施控制>
在脱盐工序结束后,控制部14以水处理部1的离子除去率作为决定指标来进行实施反洗工序还是实施添加反洗工序的实施控制。实施方式5的水处理装置500具备2个水处理部1A及水处理部1B,因此清洗方法的实施控制在水处理部1A、水处理部1B中分别进行。就各个水处理部中的清洗方法实施控制而言,与实施方式1同样地以离子除去率作为决定指标历来进行。
<反洗工序>
在反洗工序中,首先,在打开排水阀6A及清洗水供给阀9A、关闭被处理水供给阀5A的状态下起动清洗水供给泵4A,将反清洗用水槽17内的清洗水以从水处理部1A下方的清洗水流入口1cA向上方的流入口1aA的方向、即与被处理水的流动相反的方向注入到水处理部1A。另外,在打开排水阀6B及清洗水供给阀9B、关闭被处理水供给阀5B的状态下起动清洗水供给泵4B,将反清洗用水槽17内的清洗水以与被处理水的流动相反的方向注入到水处理部1B。就注入到水处理部1A的清洗水而言,向图中上方流动,从流入口1aA向水处理部1A的上方流出后,通过排水阀6A来排水。就注入到水处理部1B的清洗水而言,向图中上方流动,从流入口1aB向水处理部1B的上方流出后,通过排水阀6B而排水。
反洗工序的实施中,与实施方式1同样地测定、比较水处理部注入前后的清洗水的电导率,判定反洗工序可否结束。在实施方式5中,在水处理部1A及水处理部1B分别进行判定,如果A系、B系都不结束反洗工序,则不转移到脱盐工序。
对于其他,与实施方式1相同。
应予说明,在实施方式5中,也可与实施方式2~4同样地可构成循环路径、实施使清洗水循环的反清洗。
<添加反洗工序>
在添加反洗工序中,首先,打开添加剂供给阀10,起动添加剂供给泵37,从添加剂保管槽16将规定量的添加剂添加到反清洗用水槽17内的清洗水中。其次,通过搅拌机36来进行搅拌,将添加剂与清洗水混合,生成含有添加剂的清洗水。然后,与上述的反洗工序的情形同样地,对于水处理部1A及水处理部1B分别注入含有添加剂的清洗水。
将第1粒状电极构件18A及第2粒状电极构件19A的体积的2~10倍量、优选3~5倍量的含有添加剂的清洗水注入到水处理部1A后,停止清洗水供给泵4A,关闭清洗水供给阀9A。另外,将第1粒状电极构件18B及第2粒状电极构件19B的体积的2~10倍量、优选3~5倍量的含有添加剂的清洗水注入到水处理部1B后,停止清洗水供给泵4B,关闭清洗水供给阀9B。
在清洗水供给泵4A及清洗水供给泵4B停止后,在将脱盐处理水送水阀7关闭的状态下打开被处理水供给阀5A及被处理水供给阀5B、脱盐处理水送水阀8、排水阀29,起动被处理水供给泵3,将被处理水从原水槽2按水处理部1A、水处理部1B的顺序来送水,使在水处理部1A及水处理部1B中残存的含有添加剂的清洗水流出,从反清洗用水槽17通过排水阀29而排水。在含有添加剂的清洗水的流出结束后,停止被处理水供给泵3,关闭被处理水供给阀5A及被处理水供给阀5B、排水阀29,结束添加反洗工序。
对于其他,与实施方式1相同,但与反洗工序的情形同样地,在实施方式5中,在水处理部1A及水处理部1B分别进行判定,如果A系、B系都不结束添加反洗工序,则不转移到脱盐工序。
应予说明,在实施方式5中,也可与实施方式2~4同样地构成循环路径、实施使含有添加剂的清洗水循环的反清洗。
根据实施方式5,能够获得与实施方式1同样的效果。
另外,由于将多个水处理部串联地连接,因此能够对被处理水进行脱盐直至更低的离子浓度。
另外,由于形成为对于多个水处理部共用反清洗用水槽的构成,因此反清洗用水槽可以是1个,能够使装置全体小型化。
实施方式6.
以下,基于图9对本发明的实施方式6进行说明。应予说明,对于与图7相同或相当部分标注相同附图标记,省略其说明。就实施方式6而言,将用于注入添加剂的添加剂注入口1e设置于多处的方面与实施方式4不同。图9为本发明的实施方式6中的水处理装置的构成图。在水处理装置600中,在水处理部1的图中下部,设置有多个用于将来自添加剂生成部27的添加剂进行注入的添加剂注入口1e。另外,在一对集电体28a、28b中也分别设置有添加剂注入口1e。
对于其他,与实施方式4相同,因此省略其说明。
根据实施方式6,能够获得与实施方式4同样的效果。
另外,由于在水处理部的多处设置有添加剂注入口,因此通过从多处注入添加剂,含有添加剂的清洗水更快速地遍及粒状电极构件全体,在添加反洗工序中能够用短时间进行粒状电极构件的清洗。
实施方式7.
以下,基于图10对本发明的实施方式7进行说明。应予说明,对于与图1相同或相当部分标注相同附图标记,省略其说明。就实施方式7而言,在将水处理部与处理水槽连接的配管中可将清洗水与添加剂混合的方面与实施方式1不同。图10为本发明的实施方式7中的水处理装置的构成图。在水处理装置700中,进行被处理水的脱盐处理的水处理部1依次经由脱盐处理水送水阀7及脱盐处理水测定部12而与处理水槽15连接,且也通过经由清洗水供给阀9、清洗水测定部13及清洗水供给泵4的路径而与处理水槽15连接。另外,水处理部1可经由排水阀30而排水。
添加剂保管槽16依次经由添加剂供给泵37及添加剂供给阀10而连接于添加剂注入部38,所述添加剂注入部38被配置于将清洗水测定部13与清洗水供给泵4进行连接的配管。水处理装置700不具备反清洗用水槽17,也不具备脱盐处理水送水阀8、搅拌机36及排水阀29。
对于其他,与实施方式1相同,因此省略其说明。
接着,对动作进行说明。一边反复进行水处理部1中的被处理水的脱盐和水处理部1的清洗的循环一边依次进行被处理水的脱盐的方面与实施方式1相同。以下对于“脱盐工序”、“反洗工序”及“添加反洗工序”详细地说明。“清洗方法实施控制”与实施方式1相同,因此省略其说明。
<脱盐工序>
在脱盐工序中,首先,打开被处理水供给阀5,关闭排水阀6。另外,打开脱盐处理水送水阀7。其次,起动被处理水供给泵3,输送原水槽2内的被处理水,供给到水处理部1。将被处理水从水处理部1上方的流入口1a供给到水处理部1内后,向下方流动。另外,通过电源部20经由一对集电体28a、28b向第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19施加直流电压,通过库仑力使被处理水中所含的离子在第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19吸附、除去,进行被处理水的脱盐。将被脱盐的被处理水作为脱盐处理水从水处理部1的下方的流出口1b排出,通过脱盐处理水送水阀7及脱盐处理水测定部12而流动到处理水槽15。
对于其他,与实施方式1相同。
<反洗工序>
在反洗工序中,首先,在将排水阀6及清洗水供给阀9打开、将被处理水供给阀5关闭的状态下起动清洗水供给泵4,将处理水槽15内的脱盐处理水作为清洗水以从水处理部1下方的清洗水流入口1c向上方的流入口1a的方向、即与被处理水的流动相反的方向注入到水处理部1。
对于其他,与实施方式1相同。
<添加反洗工序>
在添加反洗工序中,首先,打开添加剂供给阀10,起动添加剂供给泵37,将添加剂从添加剂保管槽16向添加剂注入部38输送,将添加剂注入到将清洗水测定部13与清洗水供给泵4连接的配管内。就在配管内流动的作为清洗水的脱盐处理水而言,一边向水处理部1流动一边与添加剂混合,生成含有添加剂的清洗水。将生成的含有添加剂的清洗水从清洗水流入口1c注入到水处理部1内后,向上方流动,从流入口1a向水处理部1的上方流出后,通过排水阀6来排水。
应予说明,由于水处理装置700不具备排水阀29,因此在添加反洗工序结束时所进行的含有添加剂的清洗水的流出中,从排水阀30排水。
对于其他,与实施方式1相同。
根据实施方式7,能够获得与实施方式1同样的效果。
另外,由于将添加剂从添加剂生成部注入到将水处理部与处理水槽连接的配管,在配管内生成含有添加剂的清洗水,因此能够省略反清洗用水槽,能够使装置全体简化。
另外,由于只在从处理水槽向水处理部流动的脱盐处理水中将添加剂注入、混合而生成含有添加剂的清洗水,因此不会如在贮存于反清洗用水槽内的清洗水中混合添加剂的情形那样生成剩余的含有添加剂的清洗水,能够使含有添加剂的清洗水的生成量为必要最小限度。其结果,能够回收的脱盐处理水的量增多,能够提高脱盐处理水的回收率。
实施方式8.
以下,基于图11对本发明的实施方式8进行说明。应予说明,对于与图1相同或相当部分标注相同附图标记,省略其说明。就实施方式8而言,在反洗工序及添加反洗工序中,将空气注入到水处理部的方面与实施方式1不同。图11为本发明的实施方式8中的水处理装置的构成图。水处理装置800具备将空气从水处理部1下方注入到水处理部1内的空气泵39。空气泵39连接于控制部14,在各工序的实施中,通过控制部14来进行控制。
对于其他,与实施方式1相同,因此省略其说明。
接着,对动作进行说明。一边反复进行水处理部1中的被处理水的脱盐和水处理部1的清洗的循环一边依次进行被处理水的脱盐的方面与实施方式1相同。以下对于“反洗工序”及“添加反洗工序”详细地说明。“脱盐工序”及“清洗方法实施控制”与实施方式1相同,因此省略其说明。
<反洗工序>
在反洗工序中,首先,在将排水阀6及清洗水供给阀9打开、将被处理水供给阀5关闭的状态下起动清洗水供给泵4,将反清洗用水槽17内的清洗水以从水处理部1下方的清洗水流入口1c向上方的流入口1a的方向、即与被处理水的流动相反的方向注入到水处理部1。将清洗水从清洗水流入口1c注入到水处理部1内后,向上方流动,从流入口1a向水处理部1的上方流出后,通过排水阀6来排水。此时,通过空气泵39以从水处理部1下方向上方、即、与被处理水的流动相反的方向将空气注入到水处理部1。
通过空气泵39而被注入的空气与清洗水一起在水处理部1内流动。通过该空气的流动,剪切力作用于第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19的表面,将附着于各个粒状电极构件的表面的生物膜、水垢除去。通过空气泵39而注入的空气的流速为0.5~1.5m/分钟,优选为0.7~0.9m/分钟,另外,空气的注入时间为1~10分钟,优选为2~5分钟。如果流速过大,则对各个粒状电极构件表面的剪切力变得过大,表面磨损,因此比表面积变小,招致电容器的减少。另一方面,如果流速过小,则空气产生的清洗效果降低。另外,如果注入时间过长,则清洗需要时间,招致脱盐效率的降低。另一方面,如果注入时间过短,则空气产生的清洗效果变小。
对于其他,与实施方式1相同。
<添加反洗工序>
在添加反洗工序中,首先,打开添加剂供给阀10,起动添加剂供给泵37,从添加剂保管槽16将规定量的添加剂添加到反清洗用水槽17内的清洗水中。其次,通过搅拌机36来进行搅拌,将添加剂与清洗水混合,生成含有添加剂的清洗水。
接着,在打开排水阀6及清洗水供给阀9、关闭被处理水供给阀5的状态下起动清洗水供给泵4,将反清洗用水槽17内的含有添加剂的清洗水以从水处理部1下方的清洗水流入口1c向上方的流入口1a的方向、即与被处理水的流动相反的方向注入到水处理部1中。将含有添加剂的清洗水从清洗水流入口1c注入到水处理部1内后,向上方流动,从流入口1a向水处理部1的上方流出,通过排水阀6来排水。此时,通过空气泵39以从图中下方向上方、即、与被处理水的流动相反的方向将空气注入到水处理部1。通过空气泵39而被注入的空气与含有添加剂的清洗水一起在水处理部1内流动。通过该空气的流动,剪切力作用于第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19的表面,将附着于各个粒状电极构件的表面的生物膜、水垢除去和注入。对于空气的流速及注入时间,与反洗工序的情形相同。
对于其他,与实施方式1相同。
根据实施方式8,能够获得与实施方式1同样的效果。
另外,通过在反洗工序及添加反洗工序中将空气注入到水处理部,通过空气的流动而在各个粒状电极构件的表面发挥作用的剪切力,由此能够获得高的清洗效果。另外,在粒状电极构件的粒子相互间给予的剪切力变大,能够获得更高的清洗效果。
实施方式9.
以下,基于图12对本发明的实施方式9进行说明。应予说明,对于与图1相同或相当部分标注相同附图标记,省略其说明。就实施方式9而言,使用脱盐处理中的被处理水的电导率的时间变化作为脱盐工序的结束决定指标的方面与实施方式1不同。图12为本发明的实施方式9中的水处理装置的构成图。在水处理装置900中,在水处理部1中设置有测定水处理部1内的状态的水处理部状态测定部40。在实施方式9中,水处理部状态测定部40为测定在水处理部1内脱盐处理中的被处理水的电导率的电导率计。将水处理部状态测定部40连接于控制部14,在各工序的实施中,通过控制部14来进行控制。
对于其他,与实施方式1相同,因此省略其说明。
接着,对动作进行说明。一边反复进行水处理部1中的被处理水的脱盐和水处理部1的清洗的循环一边依次进行被处理水的脱盐的方面与实施方式1相同。以下对于“脱盐工序”详细地说明。“反洗工序”、“添加反洗工序”及“清洗方法实施控制”与实施方式1相同,因此省略其说明。
<脱盐工序>
对于脱盐工序中的各阀等的控制、被处理水及脱盐处理水的流动,与实施方式1相同。水处理部状态测定部40以规定的时间间隔测定脱盐工序的实施中、在水处理部1内脱盐处理中的被处理水的电导率。将脱盐工序开始经过x后的测定结果设为A(x),将经过(x+y)后的测定结果设为A(x+y),在A(x+y)成为A(x)的0.8~1.0倍、优选0.95~1.0倍时结束脱盐工序。在A(x+y)不到A(x)的0.8倍的情况下,如果结束脱盐工序,则在仍可脱盐的状态下将脱盐工序结束,脱盐变得不充分。另一方面,在A(x+y)比A(x)的1.0倍大的情况下,如果结束脱盐工序,则离子吸附到粒状电极构件的深部,清洗需要时间,因此清洗工序及添加反洗工序变长,脱盐效率降低。另外,由于清洗所需的脱盐水增加,因此脱盐水回收量减少。应予说明,x为任意,y为1~15分钟,优选为1~10分钟。在y过大的情况下,脱盐工序变长,离子吸附到粒状电极构件的深部,清洗需要时间,因此清洗工序及添加反洗工序变长,脱盐效率降低。另外,由于清洗所需的脱盐水增加,因此脱盐水回收量减少。另一方面,在y过小的情况下,即使是电导率一时减少,脱盐工序也结束,脱盐变得不充分。
根据实施方式9,能够获得与实施方式1同样的效果。
另外,将脱盐处理水中的被处理水的电导率作为脱盐工序的结束决定指标,由此反映被处理水的离子浓度,进行脱盐工序结束的判断。由于被处理水的离子浓度直接关系到水处理部的脱盐性能,因此能够最大限度地利用水处理部的脱盐性能,进行更有效且有效率的脱盐处理。
应予说明,虽然省略图示,但就如实施方式9将脱盐处理中的被处理水的电导率的时间变化作为脱盐工序的结束决定指标而言,也能够应用于实施方式2~实施方式8。
实施方式10.
以下,基于图1对本发明的实施方式10进行说明。就实施方式10而言,使用实施时间作为反洗工序及添加反洗工序的结束决定指标的方面与实施方式1不同。对于其他,与实施方式1相同,因此省略其说明,对于“反洗工序”及“添加反洗工序”详细地说明。
<反洗工序>
对于反洗工序中的各阀等的控制、清洗水的流动,与实施方式1相同。从反清洗开始起,在反清洗的实施时间经过了1~60分钟、优选3~30分的情况下结束反洗工序。如果反洗工序的实施时间过长,则清洗需要时间,回收的脱盐处理水量减少,脱盐效率降低。另一方面,如果反洗工序的实施时间过短,则各个粒状电极构件的清洗变得不充分,招致离子除去率的降低,下一脱盐工序中的脱盐效率降低。
<添加反洗工序>
对于添加反洗工序中的各阀等的控制、添加剂及含有添加剂的清洗水的流动,与实施方式1相同。从使用有含有添加剂的清洗水的反清洗开始起,在反清洗的实施时间经过了1~60分钟、优选3~30分钟的情况下使用有含有添加剂的清洗水的反清洗结束。如果使用有含有添加剂的清洗水的反清洗时间过长,则清洗需要时间,回收的脱盐处理水量减少,脱盐效率降低。另一方面,如果使用有含有添加剂的清洗水的反清洗时间过短,则各个粒状电极构件的清洗变得不充分,附着物残存于电极构件,招致离子除去率的降低,下一脱盐工序中的脱盐效率降低。
在使用有含有添加剂的清洗水的反清洗后,从采用被处理水的水处理部1的含有添加剂的清洗水的流出开始起,在流出的实施时间经过了1~30分钟、优选1~15分钟的情况下结束含有添加剂的清洗水的流出。如果使含有添加剂的清洗水流出的时间过短,则不能使含有添加剂的清洗水充分地从水处理部1流出。另一方面,如果使含有添加剂的清洗水流出的时间过长,则为了使含有添加剂的清洗水从水处理部1流出所需的被处理水增多,招致脱盐处理水的回收率的降低。另外,如果使含有添加剂的清洗水从水处理部1流出所需的时间变长,则添加反洗工序变长,脱盐工序的次数减少,脱盐处理水的回收率降低。
根据实施方式10,能够获得与实施方式1同样的效果。
另外,通过在反洗工序及添加反洗中将实施时间作为结束决定指标,可用时间来控制脱盐工序、反洗工序、添加反洗工序的全部工序,能够使水处理装置的运转简化。
应予说明,就如实施方式10在反洗工序及添加反洗中将实施时间作为结束决定指标而言,也能够应用于实施方式2~实施方式9。
实施方式11.
以下,基于图1对本发明的实施方式11进行说明。就实施方式11而言,在清洗方法实施控制中以除去对象离子的离子浓度作为决定指标的方面与实施方式1不同。在实施方式11中,将用于测定除去对象离子的脱盐处理水中的离子浓度的脱盐处理水离子浓度测定部(未图示)连接于水处理部1。作为脱盐处理水离子浓度测定部(未图示),。使用测定紫外线吸光度的吸光光度计、离子选择性电极。另外,除去对象离子为氯化物离子、钠离子、钙离子、镁离子、钾离子、硫酸离子、硝酸离子等。
对于其他,与实施方式1相同,因此省略其说明,对于“清洗方法实施控制”详细地说明。
<清洗方法实施控制>
首先,控制部14从脱盐处理水离子浓度测定部(未图示)取得脱盐处理水中的除去对象离子浓度,存储于存储部(未图示)。其次,控制部14将水处理装置100起动后第1次的脱盐工序结束时或上次的添加反洗工序实施后第1次的脱盐工序结束时的除去对象离子浓度中的大者(以后将其称为“基准除去对象离子浓度”。)从存储部(未图示)读出,与现在的除去对象离子浓度比较。在现在的除去对象离子浓度为基准除去对象离子浓度的1~2倍、优选1~1.5倍的情况下,由于发生水处理部1的脱盐性能的降低,因此控制部14决定实施添加反洗工序。在不到1倍的情况下,由于水处理部1的脱盐性能没有降低,不必实施添加反洗,因此控制部14决定实施反洗工序。在比2倍大、优选比1.5倍大的情况下,发生脱盐性能的显著的降低,判定为:难以恢复由添加反洗工序所产生的脱盐性能。这样的情况下,就控制部14而言,将通知需要更换第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19的警告显示于显示部(未图示)显示等,催促利用者更换第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19。
根据实施方式11,能够获得与实施方式1同样的效果。
另外,在清洗方法实施控制中将除去对象离子的离子浓度作为决定指标,由此能够根据作为主要除去对象的离子的离子浓度来进行实施反洗工序还是实施添加反洗的决定,因此能够有效率地将特定的离子除去。
应予说明,就如实施方式11在清洗方法实施控制中将除去对象离子的离子浓度作为决定指标而言,也能够应用于实施方式2~实施方式10。
实施方式12.
以下,基于图1对本发明的实施方式12进行说明。就实施方式12而言,清洗方法实施控制中以硬度作为决定指标的方面与实施方式1不同。在实施方式12中,将用于测定脱盐处理水的硬度的脱盐处理水硬度测定部(未图示)连接于水处理部1。作为脱盐处理水硬度测定部(未图示),使用硬度计、硬度传感器。
对于其他,与实施方式1相同,因此省略其说明,对于“清洗方法实施控制”详细地说明。
<清洗方法实施控制>
首先,控制部14从脱盐处理水硬度测定部(未图示)取得脱盐处理水的硬度,存储于存储部(未图示)。其次,控制部14从存储部(未图示)读取水处理装置100起动后第1次的脱盐工序结束时或上次的添加反洗工序实施后第1次的脱盐工序结束时的脱盐处理水的硬度中的大者(以后将其称为“基准硬度”。),与现在的脱盐处理水的硬度比较。在现在的脱盐处理水的硬度为基准硬度的1~2倍、优选1~1.5倍的情况下,由于发生水处理部1的脱盐性能的降低,因此控制部14决定实施添加反洗工序。在不到1倍的情况下,由于水处理部1的脱盐性能没有降低而不必实施添加反洗,因此控制部14决定实施反洗工序。在比2倍大、优选比1.5倍大的情况下,发生脱盐性能的显著的降低,判定为:难以恢复由添加反洗工序所产生的脱盐性能。这样的情况下,控制部14将通知需要更换第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19的警告显示于显示部(未图示)显示等,催促利用者更换第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19。
根据实施方式12,能够获得与实施方式1同样的效果。
另外,在清洗方法实施控制中将硬度作为决定指标,由此能够测定妨碍稳定的脱盐处理的成为水垢生成的原因的钙离子、镁离子等的离子浓度,因此能够掌握水垢的附着可能性,以有效的时机实施添加反洗工序。
应予说明,就如实施方式12在清洗方法实施控制中将硬度作为决定指标而言,也能够应用于实施方式2~实施方式10。
实施方式13.
以下,基于图12对本发明的实施方式13进行说明。就实施方式13而言,在脱盐工序实施时将在水处理部流动的电流的电流值作为清洗方法实施控制中的决定指标的方面与实施方式9不同。实施方式13利用在使用双电层电容器技术的电气式脱盐技术中由于水垢、生物膜的附着而使水处理部中的第1粒状电极构件及第2粒状电极构件的静电容量降低和脱盐性能降低,静电容量的降低通过在脱盐处理中在水处理部流动的电流的测定来检测。在实施方式13中,水处理部状态测定部40为测定在水处理部1流动的电流值的电流计。
对于其他,与实施方式1相同,因此省略其说明,对于“脱盐工序”及“清洗方法实施控制”详细地说明。
<脱盐工序>
控制部14从作为电流计的水处理部状态测定部40取得在脱盐工序开始时在水处理部1流动的电流的电流值,存储于存储部(未图示)。对于各阀等的控制、被处理水及脱盐处理水的流动,与实施方式1相同。
<清洗方法实施控制>
控制部14从存储部(未图示)读取水处理装置900起动后第1次的脱盐工序结束时或上次的添加反洗工序实施后第1次的脱盐工序结束时在水处理部流动的电流的电流值中的大者(以后将其称为“基准电流值”。),与现在的电流值比较。在现在的电流值为不到基准电流值的0.5倍~1.0倍、优选不到0.7倍~0.9的情况下,在水处理部1流动的电流变小、发生水处理部1的脱盐性能的降低,因此控制部14决定实施添加反洗工序。在为1.0倍以上、优选0.9倍以上的情况下,没有发生水处理部1的离子除去率的降低或降低很小,不必实施添加反洗,因此控制部14决定实施反洗工序。在不到0.5倍、优选不到0.7倍的情况下,发生脱盐性能的显著的降低,判定为:难以恢复由添加反洗工序所产生的脱盐性能。这样的情况下,控制部14将通知需要更换第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19的警告显示于显示部(未图示)显示等,催促利用者更换第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19。
应予说明,在实施方式13中将脱盐工序开始时在水处理部1流动的电流的电流值作为清洗方法实施控制的决定指标,但也可将脱盐工序结束时的电流值、脱盐工序实施中的电流值的积分值作为决定指标。
根据实施方式13,能够获得与实施方式1同样的效果。
另外,在清洗方法实施控制中,由于将脱盐工序实施时在水处理部流动的电流的电流值作为决定指标,因此决定指标不易受到被处理水、脱盐处理水污浊的影响,在清洗方法实施控制中能够进行适当的决定。
另外,由于电流值的测定容易,可稳定地测定,因此能够使水处理部状态测定部简化。
应予说明,虽然省略图示,但就如实施方式13将脱盐工序中在水处理部流动的电流的电流值作为清洗方法实施控制中的决定指标而言,也能够应用于实施方式2~实施方式10。
实施方式14.
以下,基于图12对本发明的实施方式14进行说明。就实施方式14而言,将脱盐工序结束时的水处理部两端间的电压值及脱盐工序结束后的放电时的电压下降作为清洗方法实施控制中的决定指标的方面与实施方式9不同。实施方式14利用:在使用有双电层电容器技术的电气式脱盐技术中,由于水垢、生物膜的附着、水处理部中的第1粒状电极构件及第2粒状电极构件的静电容量降低和脱盐性能降低,以及由于水垢、生物膜的附着,如果水处理部中的内部电阻增加,则脱盐性能降低,且内部电阻增加;静电容量的降低通过脱盐工序结束时的水处理部两端间的电压值的测定来检测,内部电阻的增加通过脱盐工序后的放电时的电压下降的测定来检测。在实施方式14中,水处理部状态测定部40为测定水处理部1两端间、即一对集电体28a、28b间的电压值的电压计。
对于其他,与实施方式1相同,因此省略其说明,对于“脱盐工序”及“清洗方法实施控制”详细地说明。
<脱盐工序>
控制部14从作为电压计的水处理部状态测定部40取得脱盐工序结束时的水处理部1两端间的电压值及脱盐工序后的放电时的电压下降,存储于存储部(未图示)。对于各阀等的控制、被处理水及脱盐处理水的流动,与实施方式1相同。
<清洗方法实施控制>
控制部14从存储部(未图示)读取水处理装置900起动后第1次的脱盐工序结束时或上次的添加反洗工序实施后第1次的脱盐工序结束时的水处理部1两端间的电压值中的大者(以后将其称为“基准电压值”。)、及水处理装置900起动后第1次的脱盐工序刚结束后的放电时或上次的添加反洗工序实施后第1次的脱盐工序刚结束后的放电时的水处理部1两端间的电压下降中的小者(以后将其称为“基准电压下降”。),与现在的电压值和电压下降比较。在现在的电压值为不到基准电流值的0.5倍~1.0倍、优选不到0.7倍~0.9倍的情况下或者现在的电压下降为基准电压下降的1~5倍、优选1~2倍的情况下,生物膜、水垢附着于第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19,发生水处理部1的脱盐性能的降低,因此控制部14决定实施添加反洗工序。
根据实施方式14,能够获得与实施方式1同样的效果。
另外,由于清洗方法实施控制中将脱盐工序结束时的水处理部两端间的电压值及脱盐工序结束后的放电时的电压下降作为清洗方法实施控制中的决定指标,因此决定指标不易受到被处理水、脱盐处理水污浊的影响,能够在清洗方法实施控制中进行适当的决定。
另外,电压值的测定容易,可稳定地测定,因此能够使水处理部状态测定部简化。
应予说明,虽然将图示省略,但就如实施方式14将脱盐工序结束时的水处理部两端的电压值及脱盐工序结束后的放电时的电压下降作为清洗方法实施控制中的决定指标而言,也能够应用于实施方式2~实施方式10。
实施方式15.
以下,基于图1对本发明的实施方式15进行说明。就实施方式15而言,将脱盐工序结束时的水处理部的压力损失作为清洗方法实施控制中的决定指标的方面与实施方式1不同。实施方式15利用:通过在使用有双电层电容器技术的电气式脱盐技术中反复进行脱盐工序,发生与生物膜、水垢的蓄积、磨损所引起的粒状电极构件的缩小相伴的表面积的减少,静电容量降低,脱盐性能降低,且第1粒状电极构件及第2粒状电极构件的闭塞程度上升;就闭塞程度的上升而言,通过压力损失的测定来检测。在实施方式15中,被处理水测定部11及脱盐处理水测定部12分别具备测定被处理水及脱盐处理水的压力的压力计。
对于其他,与实施方式1相同,因此省略其说明,对于“脱盐工序”及“清洗方法实施控制”详细地说明。
<脱盐工序>
控制部14在脱盐工序结束时从被处理水测定部11及脱盐处理水测定部12取得流入水处理部1的被处理水和从水处理部1流出的脱盐处理水的压力,算出水处理部1的压力损失,存储于存储部(未图示)。对于各阀等的控制、被处理水及脱盐处理水的流动,与实施方式1相同。
<清洗方法实施控制>
控制部14从存储部(未图示)读取水处理装置100起动后第1次的脱盐工序结束时或上次的添加反洗工序实施后第1次的脱盐工序结束时的水处理部1的压力损失中的大者(以后将其称为“基准压力损失”。),与现在的压力损失比较。在现在的压力损失为基准压力损失的1倍~5倍、优选1.5倍~3倍的情况下,由于生物膜、水垢蓄积、另外第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19缩小而发生脱盐性能的降低,因此控制部14决定实施添加反洗工序。在不到1倍、优选不到1.5倍的情况下,由于没有发生水处理部1的离子除去率的降低或者降低很小,不必实施添加反洗,因此控制部14决定实施反洗工序。在为5倍以上、优选3倍以上的情况下,发生脱盐性能的显著的降低,判定为:难以恢复由添加反洗工序所产生的脱盐性能。这样的情况下,控制部14将通知需要更换第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19的警告显示于显示部(未图示)显示等,催促利用者更换第1粒状电极构件18及第2粒状电极构件19。
根据实施方式15,能够获得与实施方式1同样的效果。
另外,在清洗方法实施控制中,由于将脱盐工序结束时的水处理部的压力损失作为清洗方法实施控制中的决定指标,因此决定指标不易受到被处理水、脱盐处理水污浊的影响,可综合地且简易地掌握第1粒状电极构件及第2粒状电极构件的闭塞程度的上升。因此,能够在清洗方法实施控制中进行适当的决定。
应予说明,虽然将图示省略,但如实施方式15将脱盐工序结束时的水处理部的压力损失作为清洗方法实施控制中的决定指标也能够应用于实施方式2~实施方式10。
实施方式16.
以下,基于图13~16对本发明的实施方式16进行说明。就实施方式16而言,在实施方式1~15中说明的水处理部中将挤压第1粒状电极构件及第2粒状电极构件的挤压部设置于水处理部。图13为表示实施方式16涉及的水处理部的立体图,图14为表示实施方式16涉及的水处理部的俯视图,图15及图16为图14的P-P截面图和Q-Q截面图。就水处理部101而言,如图13中所示将相当于上述实施方式1~15中所示的第1粒状电极构件18、第2粒状电极构件19、一对集电体28a、28b及间隔件21的第1粒状电极构件181、第2粒状电极构件191、一对集电体281a、281b及间隔件211收容于处理容器48中。就处理容器48而言,例如为长方体状,在其上表面经由由弹性构件构成的衬垫43而配置有板状的盖49。盖49具有规定的厚度,利用通过在四角分别形成的贯通孔(未图示)的4根螺丝44而被紧固于处理容器48。在处理容器48的内部,夹持间隔件211而配置一对集电体281a、281b,在一对集电体281a、281b与间隔件211之间,配置有第1粒状电极构件181及第2粒状电极构件191。为了防止第1粒状电极构件181及第2粒状电极构件191间的短路,对于处理容器48及盖49的材质,使用具有绝缘性的树脂材料或被电绝缘涂覆的金属。
如图13及图14中所示,在盖49的下表面形成有将一对集电体281a、281b的上端部插入的一对集电体用沟槽51a、51b、将间隔件211的上端部插入的间隔件用沟槽50。就一对集电体281a、281b而言,通过使其上端部与集电体用沟槽51a、51b嵌合而得到定位,就间隔件21而言,通过将其上端部与间隔件用沟槽50嵌合而得到定位。
第1粒状电极构件181及第2粒状电极构件191担负着在施加有电压时吸附被处理水中的离子的作用。本实施方式的第1粒状电极构件181及第2粒状电极构件191中所含的粒状电极构件没有片材化等,在没有将粒子之间固定的状态下设置在处理容器48内。即,以包含可流动的多个粒状电极构件的方式分别构成第1粒状电极构件181及第2粒状电极构件191。就第1粒状电极构件181及第2粒状电极构件191中所含的粒状电极构件而言,使用具有导电性、比表面积大、作为电容器的容量大的导电性材料作为材质,例如使用活性炭、多孔碳、多孔导电珠粒、多孔金属等。这些导电性材料的形状有粉状、粒状等,在粉状或粒状的情况下,其外径为50nm~10mm。
就各个集电体281a及281b与间隔件211的间隔而言,可设为第1粒状电极构件181及第2粒状电极构件191中所含的粒状电极构件的外径的1~100倍,优选5~20倍。在集电体281a及281b与间隔件211的间隔比第1粒状电极构件181及第2粒状电极构件191中所含的粒状电极构件的外径的1倍小的情况下,不能在集电体281a及281b与间隔件211之间配置第1粒状电极构件181及第2粒状电极构件191。另外,在比100倍大的情况下,第1粒状电极构件181全体及第2粒状电极构件191全体的电阻增大,脱盐工序中的脱盐性能降低。这是由于:随着第1粒状电极构件181及第2粒状电极构件191的厚度增大,各自所含的粒状电极构件的粒子数增多,形成数量众多的由于接触电阻而电阻大的粒子之间的接触部。
就一对集电体281a、281b而言,分别对第1粒状电极构件181及第2粒状电极构件191施加电力,且在放电时收集电力。就一对集电体281a、281b而言,由具有导电性和柔软性的材质构成,例如通过石墨片、グラフォイル(注册商标)、导电性橡胶或者被这些材料夹持或被覆的金属的片材或板构成。另外,在一对集电体281a、281b的上端部分别形成端子45a及45b。就端子45a及45b而言,从形成于盖49的一对贯通孔46a及46b突出而向外部露出,将未图示的电源与一对集电体281a、281b、及第1粒状电极构件181及第2粒状电极构件191电连接,将电力施加于端子45a和45b,由此也将电力施加于第1粒状电极构件181及第2粒状电极构件191。
间隔件211防止第1粒状电极构件181与第2粒状电极构件191间的短路,例如由滤纸、多孔性膜、无纺布、发泡剂等通过使液体透过而将导电性材料阻断从而进行电绝缘的材质构成。
就水处理部101的流入口101a而言,被设置于处理容器48的一个侧面,将一对集电体281a、281b之间的空间、即配置有第1粒状电极构件181、第2粒状电极构件191及间隔件211的空间与处理容器48外部连通。因此,在水处理部101中,可将被处理水直接注入到配置有第1粒状电极构件181、第2粒状电极构件191及间隔件211的空间。就水处理部101的流出口101b而言,被设置于处理容器48的另一侧面,将一对集电体281a、集电体281b之间的空间与处理容器48外部连通。因此,在水处理部101中可从配置有第1粒状电极构件181、第2粒状电极构件191及间隔件211的空间将被处理水直接排出。就流入口101a及流出口101b而言,为了防止第1粒状电极构件181与第2粒状电极构件191间的短路,例如由丙烯酸系树脂等具有绝缘性的树脂材料或者被氟涂覆的不锈钢等被电绝缘涂覆的金属形成。
在流入口101a的处理容器48内侧端部及流出口101b的处理容器48内侧端部,如图16中所示安装有防止构成第1粒状电极构件181及第2粒状电极构件191的导电性材料从处理容器48流出的防止流出构件52。就防止流出构件52而言,由具有绝缘性的树脂网或绝缘涂覆的金属网等形成。应予说明,在实施方式16中,将流入口101a配置在处理容器48侧面的下部,将流出口101b配置在处理容器48侧面的上部,但流入口101a及流出口101b的配置并不限于此。例如,可将流入口101a配置在处理容器48侧面的上部,将流出口101b配置在处理容器48侧面的下部,也可将流入口101a和流出口101b中的两者或一者配置在处理容器48侧面的中央附近。另外,也可配置于盖49。
就盖49而言,如图13、15、16中所示在第1粒状电极构件181及第2粒状电极构件191的上方形成挤压部47。挤压部47向着处理容器48的内部突出而形成为凸形状,以对于第1粒状电极构件181及第2粒状电极构件191能够均等地施加挤压力的方式将下表面形成为平坦面。另外,就挤压部47的大小而言,在将螺丝44紧固到最后的情况下,以第1粒状电极构件181及第2粒状电极构件191成为预先被确定的挤压状态的方式来形成。
接着,对动作进行说明。如果将4根螺丝44紧固于处理容器48的螺丝孔,则挤压部47将处理容器48内的第1粒状电极构件181及第2粒状电极构件191从上方缓缓地挤压,在将螺丝44紧固到最后时使第1粒状电极构件181及第2粒状电极构件191成为预先被确定的挤压状态。这样,水处理部101通过处理容器48的盖49使第1粒状电极构件181及第2粒状电极构件191成为预先被确定的挤压状态,在脱盐工序中将被处理水在处理容器48内进行处理的期间,通过螺丝44的紧固力,维持对第1粒状电极构件181及第2粒状电极构件191的挤压状态。就构成第1粒状电极构件181及第2粒状电极构件191的导电性材料各自的粒子而言,在挤压状态下各个粒子被固定而不再流动,但如上所述,第1粒状电极构件181及第2粒状电极构件191的粒子之间未被固定,因此可以在如挤压前及挤压解除后那样未被挤压的状态下流动。
在此,对挤压部47产生的挤压状态进行说明。就挤压部47产生的挤压状态而言,通过由P=B/A定义的压缩率P来规定。在该定义中,A为将盖49安装于处理容器48之前的第1粒状电极构件181及第2粒状电极构件191的容积,B为将盖49安装于处理容器48而将螺丝44拧入到最后时的第1粒状电极构件181及第2粒状电极构件191的容积。就压缩率P而言,在第1粒状电极构件181及第2粒状电极构件191的水平截面积在挤压前后为一定的情况下,等于仅将盖49放置在第1粒状电极构件181及第2粒状电极构件191上而完全没有将螺丝44紧固时的盖49的高度H1与将螺丝44紧固到最后后的盖49的高度H2之比。本实施方式中,将第1粒状电极构件181及第2粒状电极构件191配置于集电体281a与间隔件211之间、及集电体281b与间隔件211之间,就一对集电体281a、281b及间隔件211而言,通过集电体用沟槽51a、51b及间隔件用沟槽50来得到定位,因此可以说第1粒状电极构件181及第2粒状电极构件191的水平截面积在挤压前后是一定的,能够认为压缩率P为仅将盖49放置在第1粒状电极构件181及第2粒状电极构件191上而完全没有将螺丝44紧固时的盖49的高度H1、与将螺丝44紧固到最后后的盖49的高度H2之比,即,P=H2/H1。
在处理容器48为透明、处理容器48的内部可视的情况下,实际测定第1粒状电极构件181及第2粒状电极构件191的尺寸,取得A及B,由取得的A和B可算出压缩率P。在处理容器48不是透明、处理容器48的内部不可视的情况下,由仅将盖49放置在第1粒状电极构件181及第2粒状电极构件191上而完全没有将螺丝44紧固时的盖49的高度H1和将螺丝44紧固到最后后的盖49的高度H2来算出压缩率P。
压缩率P规定为0.5~0.99,优选规定为0.7~0.95的范围。在比0.99大的情况下,构成第1粒状电极构件181及第2粒状电极构件191的导电性材料之间的接触面积降低,电阻增大,因此不优选。在比0.5小的情况下,导电性材料被粉碎,与被处理水一起从处理容器48流出,因此不优选。
另外,就第1粒状电极构件181及第2粒状电极构件191的挤压状态而言,可通过一对集电体281a、281b之间的电阻或脱盐工序中的被处理水的通水时的压力损失的值来规定。进而,可通过这些电阻和压力损失两者的值来规定。
在通过电阻的值来规定的情况下,设为0.01~100Ω的范围,优选设为0.05~50Ω的范围。构成间隔件211与第1粒状电极构件181及第2粒状电极构件191的导电性材料具有电阻,因此不能使其比0.01Ω小。另一方面,在比100Ω大的情况下,脱盐性能恶化,因此不优选。
在通过压力损失来规定的情况下,设为0.001~1000kPa/m,优选设为0.05~500kPa/m的范围。构成第1粒状电极构件181及第2粒状电极构件191的导电性材料具有通水阻力,因此不能使压力损失比0.001kPa/m小。另一方面,在比1000kPa/m大的情况下,向水处理部101的注水所涉及的消耗能量变大,因此不优选。
如上所述,通过用适当的范围来规定挤压部47产生的挤压状态,使构成第1粒状电极构件181及第2粒状电极构件191的导电性材料的间隙细分化,也将流入到间隙的被处理水的水流细分化。这缩短被处理水内的离子与构成第1粒状电极构件181及第2粒状电极构件191的导电性材料的距离,促进离子向第1粒状电极构件及第2粒状电极构件的吸附。另外,就被处理水的水流而言,随着细分化,厚度在第1粒状电极构件181及第2粒状电极构件191内变得均一。另外,构成第1粒状电极构件181及第2粒状电极构件191的导电性材料之间的接触面积增加,电阻变小。
根据实施方式16,能够获得与实施方式1同样的效果。
另外,作为水处理部的构成,在处理容器中夹持间隔件地配置一对集电体,在一对集电体与间隔件之间分别配置第1粒状电极构件及第2粒状电极构件,且将挤压第1粒状电极构件及第2粒状电极构件而维持挤压状态的挤压部形成于处理容器的盖,由此在没有使用粘结剂等添加剂的情况下只用导电性材料就形成第1粒状电极构件及第2粒状电极构件。因此,在脱盐工序中能够防止构成第1粒状电极构件及第2粒状电极构件的导电性材料的细孔、间隙的闭塞,能够使被处理水的注入所产生的压力损失变小。
另外,通过维持对第1粒状电极构件及第2粒状电极构件的挤压状态,将构成第1粒状电极构件及第2粒状电极构件的导电性材料的间隙细分化,因此也将流入到间隙的被处理水的水流细分化,被处理水内的离子与导电性材料的距离缩短,促进离子向第1粒状电极构件及第2粒状电极构件的吸附。进而,随着水流的细分化,第1粒状电极构件及第2粒状电极构件内的被处理水的水流的厚度变得均一,因此均匀地进行离子的吸附。这样实现离子吸附的促进和均匀的离子吸附,进一步提高脱盐性能成为可能。
另外,通过维持第1粒状电极构件及第2粒状电极构件的挤压状态,减小第1粒状电极构件及第2粒状电极构件的电阻,因此能够使施加的电力遍及第1粒状电极构件及第2粒状电极构件的全体,能够无浪费地将构成第1粒状电极构件及第2粒状电极构件的导电性材料的细孔有效利用。
另外,在处理容器设置:将配置有第1粒状电极构件、第2粒状电极构件及间隔件的空间与处理容器外部进行连通的流入口,使得被处理水直接流入到第1粒状电极构件、第2粒状电极构件及间隔件,因此能够使被处理水遍及间隔件与第1粒状电极构件及第2粒状电极构件的全体。
应予说明,在实施方式16中在处理容器的盖形成挤压部,但并不限于此。例如,可将盖与挤压部成为分立的构件。该情况下,可通过螺丝只将挤压部紧固,将盖通过其他的固定构件固定于处理容器。另外,在实施方式16中,将间隔件用沟槽及一对集电体用沟槽形成于盖,但并不限于此。例如,可将间隔件用沟槽及一对集电体用沟槽形成于处理容器内,也可形成于盖和处理容器这两者。
实施方式17.
以下,基于图17对本发明的实施方式17进行说明。就实施方式17而言,在实施方式1~15中说明的水处理部中将挤压第1粒状电极构件及第2粒状电极构件的挤压部设置于水处理部,且在垂直方向上配设有一对集电体及间隔件。图17为表示根据本发明的实施方式17的水处理部102的立体图。就水处理部102而言,如图17中所示,将相当于上述实施方式1~15中所示的第1粒状电极构件18、第2粒状电极构件19、一对集电体28a、28b及间隔件21的第1粒状电极构件182、第2粒状电极构件192、一对集电体282a、282b及间隔件212收容于圆筒状的处理容器58中。在处理容器58的上表面经由用弹性构件构成的衬垫53来配置圆筒状的盖59。盖59具有规定的高度,利用通过贯通孔(未图示)的4根螺丝54而被紧固于处理容器58。另外,在处理容器48中设置使被处理水从外部流入到处理容器48内的流入口102a,在盖49中设置有使被处理水从处理容器48内向外部流出的流出口102b。
在处理容器58的内部,夹持圆板状的间隔件212而配置一对集电体282a、282b,在集电体282a及282b与间隔件212之间,分别配置有圆筒状的第1粒状电极构件182及第2粒状电极构件192。将一对集电体282a、282b形成为圆板状,在侧面分别突出设置有端子55a、55b。予以说明,就第1粒状电极构件182及第2粒状电极构件192而言,没有被片材化等,以粒子之间没有被固定的状态被设置于处理容器48内。即,就第1粒状电极构件182及第2粒状电极构件192而言,以包含可流动的多个粒状电极构件的方式分别构成。另外,就第1粒状电极构件182及第2粒状电极构件192而言,厚度没有得到限定,通过改变导电性材料的量来改变第1粒状电极构件182和第2粒状电极构件192的厚度、能够调整脱盐性能。
在盖59中,形成与集电体282a的上表面抵接的挤压部57。就挤压部57而言,通过用4根螺丝54将盖59紧固于处理容器58,经由集电体282a挤压第1粒状电极构件182及第2粒状电极构件192。就第1粒状电极构件182及第2粒状电极构件192而言,在挤压状态下,各个粒子被固定而不再流动,但如上所述,第1粒状电极构件182及第2粒状电极构件192由于粒子之间未被固定,因此在如挤压前及挤压解除后那样未被挤压的状态下可流动。
在集电体282a的侧面突出设置的端子55a,连接将盖59贯通而配置的端子棒56a的一端,在集电体282b的侧面突出设置的端子55b,连接将处理容器58的底面贯通而配置的端子棒56b的一端。在端子棒56a、56b的另一端,分别形成端子551a、551b。在脱盐工序中,端子551a连接于未图示的电源的正侧、端子551b连接于未图示的电源的负侧,由此对一对集电体282a、282b及第1粒状电极构件182及第2粒状电极构件192施加正和负的电力,进行被处理水的脱盐。另外,与实施方式16同样地,在脱盐工序中维持由挤压部57所产生的第1粒状电极构件182及第2粒状电极构件192的挤压状态。
根据实施方式17,能够获得与实施方式1同样的效果。
另外,通过改变导电性材料的量来改变第1粒状电极构件及第2粒状电极构件的厚度,能够调整脱盐性能,因此能够容易地进行脱盐性能的调整。
另外,通过挤压部57将第1粒状电极构件及第2粒状电极构件在用一对集电体夹持的方向上挤压,因此能够使一对集电体与第1粒状电极构件及第2粒状电极构件密合,能够减小脱盐处理时的电阻。
应予说明,本发明通过在本发明的范围内将各实施方式自由地组合或者将各实施方式适当地变形、省略,能够应用于净水、污水、排水、淡水化等水处理。另外,也能够应用于向空调的洒水用水、冷却水、生产用水、清洗用水的制造等。进而,也能够与热水器、餐具清洗机、洗衣机、冷热水系统、电热水器、加湿器组合使用以及作为净水器使用。另外,在这些装置以外,也可将被脱盐的水与必要的设备组合或者搭载。
附图标记的说明
1、1A、1B、101、102水处理部、1e添加剂注入口、4、4A、4B清洗水供给泵、14控制部、16、16a、16b、16c添加剂保管槽、17反清洗用水槽、18、18A、18B、181、182第1粒状电极构件、19、19A、19B、191、192第2粒状电极构件、20电源部、21、21A、21B、211、212间隔件、27添加剂生成部、37添加剂供给泵、38添加剂注入部、39空气泵、47、57挤压部、100、200、300、400、500、600、700、800、900水处理装置。
Claims (33)
1.一种水处理装置,该水处理装置具备:
第1电极及第2电极,它们被收容于水处理部且被间隔件隔开配置;
电源部,其在所述第1电极及所述第2电极之间施加电压而使从所述水处理部的一方供给的被处理水中所含的离子在所述第1电极及所述第2电极被吸附除去来进行脱盐处理、生成脱盐处理水;和
清洗水供给泵,其从所述水处理部的另一方使清洗水流通到所述水处理部的一方来清洗所述第1电极及所述第2电极,
其特征在于,所述第1电极及所述第2电极各自包含可流动的多个粒状电极构件。
2.根据权利要求1所述的水处理装置,其特征在于,所述水处理部具备:挤压所述第1电极及所述第2电极的挤压部。
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:向所述清洗水供给添加剂的添加剂供给部、和决定是否将所述添加剂添加于所述清洗水的控制部。
4.根据权利要求3所述的水处理装置,其特征在于,具备:贮存所述脱盐处理水作为清洗水的反清洗用水槽。
5.根据权利要求4所述的水处理装置,其特征在于,所述添加剂供给部将添加剂供给到在所述反清洗用水槽中贮存的所述清洗水。
6.根据权利要求5所述的水处理装置,其特征在于,所述添加剂供给部具备多个添加剂保管槽,所述多个添加剂保管槽保管相互不同的种类的添加剂。
7.根据权利要求5或6所述的水处理装置,其特征在于,所述添加剂供给部被设置于将所述水处理部与所述清洗水供给泵连接的配管。
8.根据权利要求3所述的水处理装置,其特征在于,所述添加剂供给部生成添加剂、从设置于所述水处理部的添加剂注入口直接注入。
9.根据权利要求8所述的水处理装置,其特征在于,在所述水处理部设置有多个添加剂注入口。
10.根据权利要求3-9中任一项所述的水处理装置,其特征在于,所述控制部基于所述被处理水的电导率与所述脱盐处理水的电导率之差除以所述被处理水的电导率所得的离子除去率来决定是否在所述清洗水中添加所述添加剂。
11.根据权利要求3-9中任一项所述的水处理装置,其特征在于,所述控制部基于所述脱盐处理水的离子浓度来决定是否在所述清洗水中添加所述添加剂。
12.根据权利要求3-9中任一项所述的水处理装置,其特征在于,所述控制部基于所述脱盐处理水的硬度来决定是否在所述清洗水中添加所述添加剂。
13.根据权利要求3-9中任一项所述的水处理装置,其特征在于,所述控制部基于所述脱盐处理的实施中在所述水处理部流动的电流的电流值来决定是否在所述清洗水中添加所述添加剂。
14.根据权利要求3-9中任一项所述的水处理装置,其特征在于,所述控制部基于所述脱盐处理结束时的所述水处理部的两端间的电压值来决定是否在所述清洗水中添加所述添加剂。
15.根据权利要求3-9中任一项所述的水处理装置,其特征在于,所述控制部基于所述脱盐处理结束后的放电时的所述水处理部的两端间的电压下降来决定是否在所述清洗水中添加所述添加剂。
16.根据权利要求3-9中任一项所述的水处理装置,其特征在于,所述控制部基于所述脱盐处理结束时的所述水处理部的压力损失来决定是否在所述清洗水中添加所述添加剂。
17.根据权利要求1-16中任一项所述的水处理装置,其特征在于,具备将从所述水处理部的一方流出的所述清洗水输送到所述水处理部的另一方的循环路径。
18.根据权利要求1-17中任一项所述的水处理装置,其特征在于,具备串联地连接的多个水处理部。
19.根据权利要求18所述的水处理装置,其特征在于,所述多个水处理部共用将所述脱盐处理水作为清洗水来贮存的反清洗用水槽。
20.根据权利要求1-19中任一项所述的水处理装置,其特征在于,具备在所述第1电极及所述第2电极的清洗中将空气注入到所述水处理部的空气泵。
21.一种水处理方法,该水处理方法具备:
脱盐工序,其中,从收容被间隔件隔开配置的第1电极及第2电极的水处理部的一方供给被处理水,对所述第1电极及所述第2电极施加电压,使所述被处理水中所含的离子在所述第1电极及所述第2电极被吸附除去来进行脱盐处理,生成脱盐处理水;
清洗工序,其中,使清洗水从所述水处理部的另一方流动至所述水处理部的一方来将所述第1电极及所述第2电极清洗,
其特征在于,
在所述清洗工序中一边使所述第1电极及所述第2电极中所含的流动电极构件流动一边将所述第2电极清洗。
22.根据权利要求21所述的水处理方法,其特征在于,挤压所述第1电极及所述第2电极而形成为挤压状态,一边维持所述挤压状态一边实施所述脱盐工序,在将所述挤压状态解除后实施所述清洗工序。
23.根据权利要求21或22所述的水处理方法,其特征在于,在所述脱盐工序之后与所述清洗工序之间具备决定是否在所述清洗水中添加添加剂的工序。
24.根据权利要求21-23中任一项所述的水处理方法,其特征在于,贮存在所述脱盐工序中生成的所述脱盐处理水,将贮存的所述脱盐处理水用作所述清洗水。
25.根据权利要求23或24所述的水处理方法,其特征在于,使用添加有第1添加剂的所述清洗水将所述第1电极及所述第2电极清洗后,使用添加有第2添加剂的所述清洗水将所述第1电极及所述第2电极清洗。
26.根据权利要求23-25中任一项所述的水处理方法,其特征在于,基于所述被处理水的电导率与所述脱盐处理水的电导率之差除以所述被处理水的电导率所得的离子除去率来决定是否在所述清洗水中添加添加剂。
27.根据权利要求23-25中任一项所述的水处理方法,其特征在于,基于所述脱盐处理水的离子浓度来决定是否在所述清洗水中添加添加剂。
28.根据权利要求23-25中任一项所述的水处理方法,其特征在于,基于所述脱盐处理水的硬度来决定是否在所述清洗水中添加添加剂。
29.根据权利要求23-25中任一项所述的水处理方法,其特征在于,基于所述脱盐处理的实施中在所述水处理部流动的电流的电流值来决定是否在所述清洗水中添加添加剂。
30.根据权利要求23-25中任一项所述的水处理方法,其特征在于,基于所述脱盐处理结束时的所述水处理部的两端间的电压值来决定是否在所述清洗水中添加添加剂。
31.根据权利要求23-25中任一项所述的水处理方法,其特征在于,基于所述脱盐处理结束后的放电时的所述水处理部的两端间的电压下降来决定是否在所述清洗水中添加添加剂。
32.根据权利要求23-25中任一项所述的水处理方法,其特征在于,基于所述脱盐处理结束时的所述水处理部的压力损失来决定是否在所述清洗水中添加添加剂。
33.根据权利要求21-32中任一项所述的水处理方法,其特征在于,在所述清洗工序中,将从所述水处理部的一方流出的所述清洗水输送到所述水处理部的另一方,使所述清洗水循环。
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