JP2002346566A - 水処理装置および水処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 窒素負荷が高い場合でも、電力の無駄な消費
を抑制することができ、効率よく窒素を低減することが
できるようにする。 【解決手段】 この発明の水処理装置１００は、陽極２
ａ，２ｂ，２ｃと陰極３，…との間に通電することによ
り水の脱窒処理を行う装置であり、陰極３，…の周囲に
微生物を担持した導電性粒子４を配する、ことを特徴と
している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、陽極と陰極との
間に通電することにより水の脱窒処理を行う水処理装置
および水処理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】地下水、環境水、生活排水、産業廃水等
には、硝酸性窒素、亜硝酸性窒素、アンモニア等の窒素
化合物が存在しており、これら窒素化合物が閉鎖性水域
の冨栄養化をもたらし、生態系へ悪影響をおよぼし、ま
た飲料用水としての利用に弊害をきたしている。そこ
で、この水中に存在する窒素化合物を低減する手法が種
々検討され、また実用化されつつあり、そのような中
で、微生物（細菌）を活用する生物処理方法が近年注目
されている。

【０００３】この窒素化合物の生物処理方法において
は、微生物に電子を供与する電子供与体が必要な要素と
なるが、この電子供与体を得る方法としては、被処理水
中に含まれる有機物を利用するＡＯプロセスや、酢酸や
メタノールなどの有機物を添加する有機物添加法、硫黄
を供給する方法、水素を供給する方法などがある。

【０００４】上記の各種方法のうち、ＡＯプロセスは、
窒素除去率が５０〜６０％と低いという問題があり、ま
た有機物添加法は過剰に加えた有機物を除去するための
２次処理が必要であり処理が煩雑化するという問題があ
り、さらに硫黄化合物を用いる方法では硫黄化合物のコ
ストが高いなどの問題がある。

【０００５】また、上記の水素を供給する方法として
は、生物反応槽へ水素ガスを供給する方法があるが、水
素の溶解度が、例えば２０℃で１．６ｍｇ／リットル程
度と小さいため、生物反応槽上部にある気相部分の水素
分圧を高く保持する必要があることに加え、防爆対策が
必要となる。

【０００６】また水素を供給する別の方法として、例え
ば特開平１０−２３０２９３号公報に開示されている方
法がある。この方法は、生物反応槽内に、脱窒菌を坦持
したメッシュ状の陰極を複数平行並列に配置し、水の電
気分解により各陰極に生成した水素を脱窒菌に直接供給
し、その脱窒菌を生体触媒として水素と水中の硝酸イオ
ンとを反応させて窒素ガスに還元し、水中から窒素を除
去する方法である。

【０００７】この方法では、陰極を複数配置すること
で、陰極面積を大きく設定し、その陰極に脱窒菌を担持
させているので、陰極表面で発生した水素が効率よく生
体触媒である脱窒菌に供され、脱窒反応が円滑に進行す
るので、より高電流を通電することが可能になるという
利点がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の特
開平１０−２３０２９３号公報に開示されている方法の
ように、陽極板に対して陰極板を複数平行並列に配置す
る場合、各陰極板の陽極との距離の相違により各陰極板
の電流密度に偏りを生じ、陽極に近い程その電流密度は
高く、陽極から離れるほど電流密度は小さくなる。さら
に、通電量の増大と共に該電流密度の偏りも増大し、水
素の発生量が局所的に増大することによって、全体的な
脱窒菌による水素の利用効率は低下し、従って電流効率
が低下するという問題が生ずる。

【０００９】また、上記従来の方法では、電流密度の偏
りを解消し電流効率を改善するべく、各陰極板に定電流
制御回路を配置して電流密度の均一化を図っているが、
この場合は、電流密度が大きくなる陰極板での電流を制
限することになるので、電流密度の偏りを解消できたと
してもやはり電力が無駄に消費されることとなってい
た。

【００１０】この発明は上記に鑑み提案されたもので、
電流効率を改善でき、また電力の無駄な消費も抑制する
ことができ、効率よく窒素を低減することができる水処
理装置および水処理方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、陽極と陰極との間に通電
することにより水の脱窒処理を行う水処理装置におい
て、上記陰極の周囲に微生物を担持した導電性粒子を配
する、ことを特徴としている。

【００１２】また、請求項２に記載の発明は、上記した
請求項１に記載の発明の構成に加えて、上記陰極を並列
に複数設け、その陰極同士の間にも導電性粒子を充填す
る、ことを特徴としている。

【００１３】また、請求項３に記載の発明は、上記した
請求項１または２に記載の発明の構成に加えて、上記導
電性粒子は粒状炭（活性炭含）、球状炭（活性炭含）あ
るいは導電性プラスチックの何れかからなる、ことを特
徴としている。

【００１４】また、請求項４に記載の発明は、上記した
請求項１から３の何れかに記載の発明の構成に加えて、
上記陽極と陰極の形状は、棒状体、平板状体、網状体あ
るいは平板を複数枚ハニカム状に一体化したものであ
る、ことを特徴としている。

【００１５】さらに、請求項５に記載の発明は、上記し
た請求項１から４の何れかに記載の発明の構成に加え
て、上記陰極は、複数枚多層の平板あるいは網状平板
を、陽極に対して平行あるいは垂直になるように配置し
て構成される、ことを特徴としている。

【００１６】また、請求項６に記載の発明は、上記した
請求項１から５の何れかに記載の発明の構成に加えて、
上記陽極を並列に複数設ける、ことを特徴としている。

【００１７】請求項７に記載の発明は、陽極と陰極との
間に通電することにより水の脱窒処理を行う水処理方法
において、上記陰極の周囲に、微生物を担持した導電性
粒子を配し、陽極陰極間への通電によりその陰極および
導電性粒子に発生した水素と水中の窒素化合物とを微生
物を生体触媒として反応させ窒素分を除去する、ことを
特徴としている。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下にこの発明の実施の形態を図
面に基づいて詳細に説明する。先ず第１の実施形態を図
１〜図４を用いて説明する。

【００１９】図１はこの発明の水処理装置の全体構成を
概略的に示す図、図２は水処理装置本体の電解部の平面
図、図３は図２のＩ−Ｉ線断面図である。これらの図に
おいて、この発明の水処理装置１００は、水処理装置本
体（以下、「装置本体」という）５と、被処理水を貯留
する貯留槽１１と、直流電源１とを備えている。

【００２０】装置本体５は、処理槽５１と循環管路５０
とを備え、この循環管路５０の途中には循環流量計８お
よび循環ポンプ９が設けられている。

【００２１】処理槽５１は上部に拡幅された上部タンク
５１ａを有し、その下方に電解部５１ｂを、さらに下部
に下部タンク５１ｃを有している。

【００２２】貯留槽１１内の被処理水１２は、チューブ
ポンプ１０により配管１１０に吸い上げられた後、循環
管路５０に供給され、循環ポンプ９で処理槽５１の下部
タンク５１ｃ内に送り込まれる。そして、上向流となっ
て電解部５１ｂ内を通り、上部タンク５１ａまで揚送さ
れ、この上部タンク５１ａに一旦貯留された後、循環管
路５０内に流入し、循環流量計８を経由した後、再度循
環ポンプ９で下部タンク５１ｃに供給され、一連の循環
を行う。また、上部タンク５１ａに一旦貯留されている
間に、その一部は流出処理水７として、上部タンク５１
ａの底壁に設けた排出口から系外に流出する。

【００２３】上記の電解部５１ｂは、アモルファス炭素
質で板状の３枚の陽極板２ａ，２ｂ，２ｃと、白金メッ
キチタン材からなる網状かつ板状の複数枚（ここでは２
０枚）の陰極板３，３，…とを有し、これらの電極板２
ａ，２ｂ，２ｃ，３…は、下部タンク５１ｃとの間に水
平状に設けられている隔壁５１ｄ上に載置固定されてい
る。なお、この隔壁５１ｄは、多孔性のものであり水が
流通できるようになっており、電解部５１ｂでの水流を
整えるための整流板としての機能を果たしている。

【００２４】３枚の陽極板２ａ，２ｂ，２ｃのうち、２
枚の陽極板２ａ，２ｂは両端の壁に沿って配置され、残
り１枚の陽極板２ｃはその中間に配置されている。この
中央の陽極板２ｃによって、電解部５１ｂは２つの収納
室５２ａ，５２ｂに分割されている。

【００２５】２０枚の陰極板３のうち、半数の陰極板３
は収納室５２ａの陽極板２ａ，２ｃ間に、その陽極板２
ａ，２ｃに対して直角に等間隔で並設され、また残りの
半数の陰極板３も同様に、収納室５２ｂの陽極板２ｂ，
２ｃ間に、その陽極板２ｂ，２ｃに対して直角に等間隔
で並設されている。

【００２６】陽極板２ａ，２ｂ，２ｃはその表面が、例
えばポリプロピレン繊維製の不織布１４によって被覆さ
れ、さらにこの不織布１４と各陰極板３の両端との間に
は、短絡電流防止ガード１３が設けられ、陽極板２ａ，
２ｂ，２ｃと、各陰極板３および導電性粒子４とは、直
接接触しないようになっている。

【００２７】そして、陽極板２ａ，２ｂ，２ｃは、直流
電源１の陽極に並列に接続され、また、収納室５２ａの
１０枚の陰極板３、および収納室５２ｂの１０枚の陰極
板３は、それぞれ並列に直流電源１の陰極に接続され
（図２参照）、また各収納室内の１０枚も互いに並列に
接続されている（図３参照）。

【００２８】上記の陰極板３同士の間には、微生物が坦
持された導電性粒子４が充填されている。この導電性粒
子４は、微生物親和性を有し、その表面や細孔内に微生
物が担持できるものである。また、電場の影響により帯
電および複極（双極）するよう、導電性及び耐久性に優
れているものが使用され、複極時における電流密度を均
一にするため、また槽内の被処理水の流通を均一にする
ために可能な限り等方性のものが求められ、粒度分布が
小さく、粒子形状が均一である粒子が良い。具体的に
は、粒状あるいは球状の活性炭や導電性プラスチック等
を例示できる。粒子サイズについては、被処理水と微生
物との接触効率、複極分布、槽内の圧力損失等を勘案し
て決定され、電解部５１ｂのスケールに応じて、平均粒
子径が０．１ｍｍ〜２０ｍｍの範囲から選択される。

【００２９】微生物は、ここでは生活排水処理施設の活
性汚泥より集積した、通性嫌気性細菌である脱窒菌を用
いている。導電性粒子への微生物の坦持は、特別な処理
を必要とせず、例へば汎用されている活性汚泥処理槽に
２週間程度浸漬することにより行うことができる。

【００３０】上記構成を備える水処理装置１００におい
て、電解部５１ｂに通電すると、不織布１４は被処理水
で浸漬されているので、電流は陽極板２から陰極板３へ
と被処理水を介して流れるようになる。また、炭素質の
陽極２ａ，２ｂ，２ｃでは、水の電気分解により微量の
酸素と共に二酸化炭素（ＣＯ₂）が発生する。

【００３１】一方、陰極３では、下記の反応式（１）に
従って水を電気分解し、水素（Ｈ2）ガスを発生させ
る。 Ｈ₂Ｏ ＋ ｅ^- → １／２Ｈ₂ ＋ ＯＨ^- ・・・・・・・（１）

【００３２】また、この陰極側では、通電中に形成され
る電場の影響により、導電性粒子４は陰極３近傍のもの
は帯電して、また陰極３から離れているものは複極（双
極）することによって、多数の陰極として作用し、その
各導電性粒子４の陰極部分においても、上記の反応式
（１）に従って電気分解が起こり、水素ガスが発生す
る。この導電性粒子４は、収納室５２ａ，５２ｂの全域
に充填されており、その全域から水素ガスが発生する。

【００３３】そして、導電性粒子４に坦持されている微
生物（脱窒菌）は、生体触媒として作用し、各陰極部分
から発生した水素と被処理水中の窒素化合物とを反応さ
せ窒素分を除去する。すなわち、 硝酸イオン（Ｎ
Ｏ₃ ^-）が存在する被処理水を嫌気的条件下で通電する
と、脱窒菌が生体触媒となり、次の反応式（２）に従っ
てＮＯ₃ ^-はＮ₂ガスとなり除去される。 ２ＮＯ₃ ^-＋２Ｈ⁺＋５Ｈ₂ →Ｎ₂＋６Ｈ₂Ｏ ・・・・・・・（２）

【００３４】このように、この発明の第１の実施形態で
は、陰極板３間に導電性粒子４を充填するようにしたの
で、陰極板３に通電した場合、導電性粒子４を媒体とし
て、電極有効面積が極めて大きくなって電流密度を低く
抑えることができるとともに、陰極領域において均等に
電流が流れるようになり、このため電流密度のばらつき
を解消し電流密度をより均一なものとすることができ
る。また、各陰極板３を陽極２ａ，２ｂ，２ｃに対して
垂直に並設したので、各陰極板３と陽極２ａ，２ｂ，２
ｃとの間の距離を互いに等しくすることができ、この点
からも電流密度のばらつきを解消し電流密度をより均一
なものとすることができる。したがって、水素が電解部
５１ｂにおいて一様に発生するようになり、水素の利用
効率が向上し電流効率を改善することができる。

【００３５】また、電流密度の均一化のために各陰極板
に定電流制御回路を配置するような従来の構成も必要で
なく、したがって、電力の無駄な消費も改善することが
でき、上記した電流効率の改善と相俟って被処理水中の
窒素を効率よく低減することができる。

【００３６】また、この第１の実施形態では、陰極板３
間に導電性粒子４を充填するようにしたので、通電した
場合、陰極部分が収納室５２ａ，５２ｂに一様に多数存
在するようになる。このため、通電量に応じてその多数
の陰極部分から一様に水素が発生する。また、陰極板３
の表面、および陰極板３に隣接して帯電した導電性粒子
４からも水素が発生する。さらに、それらの各部位で発
生した水素の直近に微生物が坦持されているので、その
微生物が触媒となって、発生した水素は効率よく周囲の
硝酸イオンと反応し、その結果窒素ガスが生成される。
すなわち、水素の発生とその利用を効率よく行うことが
でき、この点からも脱窒処理の効率を格段に向上させる
ことができる。

【００３７】また、粒状活性炭や球状活性炭のような微
生物親和性の導電性粒子４を充填することで、従来にな
く多量の微生物を坦持させることができ、したがって微
生物と被処理水との接触効率を高めることができ、この
点からも脱窒処理の効率を格段に向上させることができ
る。

【００３８】さらに、粒状活性炭や球状活性炭のような
炭素質の導電性粒子４を用いることで、複極した陽極部
分からは二酸化炭素が、陰極部分からは水素が発生し、
脱窒菌はこの二酸化炭素で同化代謝を行い、また水素で
異化代謝を行うため、脱窒菌の同化代謝および異化代謝
が促進されることになり、水処理装置の脱窒性能を向上
させることができる。

【００３９】また、通常、電子供与体として有機物を添
加する脱窒法においては、有機物の添加量は、化学量論
量の約２．５倍程度が必要であり、この場合、脱窒菌の
過剰な増殖による余剰汚泥の発生や、処理水に残存する
有機物を除去する二次処理の必要性が問題となる。しか
し、本発明では、電気分解により水素が供給されてお
り、この水素は主に異化代謝に寄与するため、汚泥の発
生は極めて少なく、また、処理水の二次処理の必要性も
生じない。

【００４０】なお、通電時の電流値は数Ａ〜数万Ａの間
であり、被処理水の窒素負荷量、水処理装置のスケール
および電流効率等を考慮して決定される。また、この場
合の導電性粒子４の酸化による電気化学的劣化は、粒子
状電極としての電極有効面積が極めて大きく電流密度が
低いことから、極微量に抑えることができる。

【００４１】本発明の水処理は、地下水、河川水、湖沼
水等の環境水の水処理施設、また上水道、工業、レクレ
ーション等の用水処理施設、また都市下水、産業排水等
の排水処理施設等に適用することができる。

【００４２】近年、生活雑排水による湾内水や湖沼水の
窒素、リンによる富栄養化や、畜産廃棄物の不適切管
理、化学肥料の多用等による地下水の硝酸汚染が問題に
なっており、特に浄水源である地下水の硝酸汚染対策は
急務の課題となっている。本発明に記載される水処理装
置は、導電性粒子に脱窒菌を担持させ、被処理水中で生
物反応と電気化学反応を組み合わせて処理を行なうこと
により、硝酸汚染水や地下水中の硝酸イオンを高効率で
分解、除去することが可能となる。

【００４３】次に、この第１の実施形態での水処理の具
体例を説明する。この具体例では、先ず下記の表１およ
び表２に示す組成に調整した人工地下水を被処理水とし
て貯留槽１１に貯留した。なお、表２は表１に示した人
工地下水の元素組成を表している。

【表１】

【表２】

【００４４】そして、装置本体５に送り込み、表３に示
す操作条件の下で、Ｒｕｎ Ｎｏ．、Ｒｕｎ Ｎｏ．
、Ｒｕｎ Ｎｏ．、Ｒｕｎ Ｎｏ．の順で連続処
理を行った。

【表３】

【００４５】ここで、電解部５１ｂの有効容積は３．６
リットルであり、陰極板３には、横１００ｍｍ、縦４０
０ｍｍ、厚さ１ｍｍ、開口率約４５％のものを２０枚使
用し、電解部５１ｂの有効容積に対する陰極板３の比表
面積は７３／ｍであった。導電性粒子４には相当直径３
〜５ｍｍのペレット状の粒状活性炭を１２００ｇ用い
た。連続処理を行なう前に、通電はせず電子供与体とし
て酢酸ナトリウムを用いて、回分操作で人工地下水の脱
窒処理を行い、粒状活性炭へ脱窒菌を担持させた。脱窒
速度が定常に達した後、装置本体５の電解部５１ｂに電
流を流して電気分解を行なうと同時に、人工地下水を上
記の表３の操作条件で連続供給し、処理後の水を上部タ
ンク５１ａから排出し、処理前後の窒素濃度の変化を測
定した。

【００４６】図４は第１の実施形態における具体例での
処理結果を示す図である。図において、横軸は時間（経
過日数）を、縦軸は窒素濃度をそれぞれ示し、図中、ａ
は処理する前の硝酸性窒素濃度を、ｂは処理後の硝酸性
窒素濃度を、ｃは処理後の亜硝酸性窒素濃度をそれぞれ
示している。

【００４７】滞留時間が２時間（Ｒｕｎ Ｎｏ．）の
操作条件下で、被処理水中の窒素は完全に除去できるこ
とが分かる。また、滞留時間が１時間（Ｒｕｎ Ｎｏ．
）の操作条件下で、被処理水中の窒素は５ｍｇ ＮＯ
₃−Ｎ／リットル以下に抑えることができ、流入窒素濃
度が１５ｍｇ ＮＯ₃−Ｎ／リットル程度であれば、滞
留時間１時間（Ｒｕｎ Ｎｏ．）の高速処理でも窒素
分をほぼ完全に除去することが十分に可能である。

【００４８】さらに、処理期間中全ての操作条件下にお
いて亜硝酸性窒素は検出されていない。

【００４９】次に、この発明の第２の実施形態を図５を
用いて説明する。

【００５０】図５はこの発明の第２の実施形態における
水処理装置本体の平面図である。この第２の実施形態に
おいて、上記第１の実施形態と略同一の構成要素には同
一の符号を付してその説明を省略する。この第２の実施
形態が、上記第１の実施形態と相違するのは、陰極板３
を陽極板２ａ，２ｂ，２ｃと平行に配置した点である。

【００５１】この発明の第２の実施形態においても、上
記の第１の実施形態と同様に、陰極板３間に導電性粒子
４を充填するので、電流密度の均一化による電流効率の
改善、電力の無駄な消費の抑制、水素の発生と利用の効
率改善等の諸効果を発揮する。

【００５２】次に、この第２の実施形態での水処理の具
体例を説明する。この具体例での電解部５１ｂの有効容
積は３．７リットルであり、陰極板３には、横１００ｍ
ｍ、縦４００ｍｍ、厚さ１ｍｍ、開口率約４５％のもの
を６枚使用し、電解部５１ｂの有効容積に対する陰極板
３の比表面積は７１／ｍであった。導電性粒子４には相
当直径３〜５ｍｍのペレット状の粒状活性炭を１４００
ｇ用いた。その他の諸条件はほぼ第１の実施形態の具体
例の場合と同様であり、上記の表１および表２に示す組
成に調整した人工地下水を被処理水として貯留槽１１に
貯留し、装置本体５に送り込み、上記の表３に示す操作
条件の下で、Ｒｕｎ Ｎｏ．、ＲｕｎＮｏ．、Ｒｕ
ｎ Ｎｏ．、Ｒｕｎ Ｎｏ．の順で連続処理を行
い、処理前後の窒素濃度の変化を測定した。

【００５３】図６は第２の実施形態における具体例での
処理結果を示す図である。この図から分かるように、こ
の第２の実施形態の具体例では、第１の実施形態の図４
と比較して、処理後の硝酸性窒素濃度が、Ｒｕｎ Ｎ
ｏ．、Ｒｕｎ Ｎｏ．において、若干高めである
が、滞留時間が２時間（Ｒｕｎ Ｎｏ．）の操作条件
下で、被処理水中の窒素はほぼ完全に除去できるし、ま
た、滞留時間が１時間（Ｒｕｎ Ｎｏ．）の操作条件
下で、被処理水中の窒素は１０ｍｇ ＮＯ₃−Ｎ／リッ
トル以下に抑えることができる。また、この具体例の場
合も、処理期間中全ての操作条件下において亜硝酸性窒
素は検出されていない。

【００５４】上記の説明では、電極（陽極、陰極）に平
板状のものを用いたが、この電極には、例えばハニカム
状、網状、棒状、多孔状のもの等、多様な形状のものを
用いることができる。

【００５５】また、電極の材質は、水の電解電圧、発生
する無機イオンや不導体の形成の有無等を考慮して選択
されるが、導電性及び耐久性に優れているものが良い。
陽極の材質としては炭素、導電性プラスチック、白金、
ニッケル、鉄或はチタン等を用いることが出来るが、酸
化されて摩耗したり被処理水中に溶解したりしないもの
が望ましい。特に白金メッキを施したチタン製のもの等
が好適に使用できる。また、陰極の材質としても同様で
あり、炭素、導電性プラスチック、白金、ニッケル、鉄
或はチタン等の他に、ＳＵＳ等も使用できる。

【００５６】また、上記の説明では、生体触媒として、
生活排水処理施設の活性汚泥より集積した脱窒菌を用い
ているが、具体的にはＰａｒａｃｏｃｃｕｓ ｄｅｎｉ
ｔｒｉｆｉｃａｎｓ，Ｍｉｃｒｏｃｏｃｃｕｓ ｄｅｎ
ｉｔｒｉｆｉｃａｎｓ，Ａｌｃａｌｉｇｅｎｏｕｓ，Ｐ
ｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ，Ｃ．ａｃｅｔｉｃｕｍ，Ａ．ｗ
ｏｏｄｉｉ，Ｍｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ，Ｅｎ
ｔｅｒｏｂａｃｔｅｒｃｌｏａｃａｌ，硫酸還元菌等で
あり、特に、ＡｌｃａｌｉｇｅｎｏｕｓやＰｓｅｕｄｏ
ｍｏｎａｓ等を優先させて用いると、脱窒処理速度を更
に１桁上昇させることも可能である。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の水処理
装置および水処理方法では、陰極間に導電性粒子を充填
するようにしたので、陰極に通電した場合、導電性粒子
を媒体として、電極有効面積が極めて大きくなって電流
密度を低く抑えることができるとともに、陰極領域にお
いて均等に電流が流れるようになり、このため電流密度
のばらつきを解消し電流密度をより均一なものとするこ
とができる。したがって、水素が装置内において一様に
発生するようになり、水素の利用効率が向上し電流効率
を改善することができる。

【００５８】また、電流密度の均一化のために各陰極板
に定電流制御回路を配置するような従来の構成も必要で
なく、したがって、電力の無駄な消費も改善することが
でき、上記した電流効率の改善と相俟って被処理水中の
窒素を効率よく低減することができる。

【００５９】また、この発明では、陰極間に導電性粒子
を充填するようにしたので、通電した場合、多数の陰極
部分が一様に存在するようになる。このため、通電量に
応じてその多数の陰極部分から効率よく水素が発生す
る。また、陰極の表面、および陰極に隣接して帯電した
導電性粒子からも水素が発生する。さらに、それらの各
部位で発生した水素の直近に微生物が坦持されているの
で、その微生物が触媒となって、発生した水素は効率よ
く周囲の硝酸イオンと反応し、その結果窒素ガスが生成
される。すなわち、水素の発生とその利用を効率よく行
うことができ、この点からも脱窒処理の効率を格段に向
上させることができる。

【００６０】また、粒状活性炭や球状活性炭のような微
生物親和性の導電性粒子を充填することで、従来になく
多量の微生物を坦持させることができ、微生物と被処理
水との接触効率を高めることができ、この点からも脱窒
処理の効率を格段に向上させることができる。

【００６１】さらに、粒状活性炭や球状活性炭のような
導電性粒子を用いることで、複極した陽極部分からは二
酸化炭素が、陰極部分からは水素が発生するため、脱窒
菌の同化代謝および異化代謝を促進することになり、水
処理装置の脱窒性能を向上させることができる。

【００６２】また、通常、電子供与体として有機物を添
加する脱窒法においては、有機物の添加量は、化学量論
量の約２．５倍程度が必要であり、この場合、脱窒菌の
過剰な増殖による余剰汚泥の発生や、処理水に残存する
有機物を除去する二次処理の必要性が問題となる。しか
し、本発明では、電気分解により水素が供給されてお
り、専ら異化代謝のみに寄与するため、汚泥の発生は極
めて少なく、また、処理水の二次処理の必要性を生じな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の水処理装置の全体構成を概略的に示
す図である。

【図２】水処理装置本体の電解部の平面図である。

【図３】図２のＩ−Ｉ線断面図である。

【図４】第１の実施形態における具体例での処理結果を
示す図である。

【図５】この発明の第２の実施形態における水処理装置
本体の平面図である。

【図６】第２の実施形態における具体例での処理結果を
示す図である。

【符号の説明】

１ 直流電源 ２ 陽極板 ２ａ，２ｂ，２ｃ 陽極板 ３ 陰極板 ４ 導電性粒子 ５ 装置本体 ７ 流出処理水 ８ 循環流量計 ９ 循環ポンプ １０ チューブポンプ １１ 貯留槽 １２ 貯留槽内被処理水 １３ 短絡電流防止ガード １４ 不織布 ５０ 循環管路 ５１ 処理槽 ５１ａ 上部タンク ５１ｂ 電解部 ５１ｃ 下部タンク ５１ｄ 隔壁 ５２ａ，５２ｂ 収納室 １００ 水処理装置 １１０ 配管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 湯沢 恩 群馬県新田郡笠懸町字阿左美1997−10 (72)発明者 荒井 哲雄 群馬県桐生市桐生町１丁目15番地83 (72)発明者 小森 正人 群馬県太田市岩瀬川町478−13 (72)発明者 黒田 正和 栃木県足利市寿町15−10 (72)発明者 榊原 豊 群馬県山田郡大間々町大字大間々字五林敷 2021−12 Ｆターム(参考） 4D003 AA01 BA02 CA08 CA10 EA01 EA14 EA25 FA01 4D040 BB02 BB42 BB52 BB82 BB91 4D061 DA01 DA08 DB09 EA03 EA13 EB04 EB14 EB20 EB23 EB30 EB35 FA15

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 陽極と陰極との間に通電することにより
   水の脱窒処理を行う水処理装置において、 上記陰極の周囲に微生物を担持した導電性粒子を配す
   る、 ことを特徴とする水処理装置。
2. 【請求項２】 上記陰極を並列に複数設け、その陰極同
   士の間に導電性粒子を充填する、請求項１に記載の水処
   理装置。
3. 【請求項３】 上記導電性粒子は粒状炭（活性炭含）、
   球状炭（活性炭含）あるいは導電性プラスチックの何れ
   かからなる、請求項１または２に記載の水処理装置。
4. 【請求項４】 上記陽極と陰極の形状は、棒状体、平板
   状体、網状体あるいは平板を複数枚ハニカム状に一体化
   したものである、請求項１から３の何れかに記載の水処
   理装置。
5. 【請求項５】 上記陰極は、複数枚多層の平板あるいは
   網状平板を、陽極に対して平行あるいは垂直になるよう
   に配置して構成される、請求項１から４の何れかに記載
   の水処理装置。
6. 【請求項６】 上記陽極を並列に複数設ける、請求項１
   から５の何れかに記載の水処理装置。
7. 【請求項７】 陽極と陰極との間に通電することにより
   水の脱窒処理を行う水処理方法において、 上記陰極の周囲に、微生物を担持した導電性粒子を配
   し、陽極陰極間への通電によりその陰極および導電性粒
   子に発生した水素と水中の窒素化合物とを微生物を生体
   触媒として反応させ窒素分を除去する、 ことを特徴とする水処理方法。