JP2003062577A

JP2003062577A - 窒素処理システム

Info

Publication number: JP2003062577A
Application number: JP2001256267A
Authority: JP
Inventors: Naoki Ko; 直樹広; Takeshi Rakuma; 毅樂間; Tomohito Koizumi; 友人小泉
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2001-08-27
Filing date: 2001-08-27
Publication date: 2003-03-04

Abstract

(57)【要約】【課題】希薄塩化物イオン条件下であっても、効率的
に窒素化合物の除去を行うことができる窒素処理システ
ムを提供する。【解決手段】本発明は、アノード５とカソード６間に
電圧を印加し、電解によって被処理水中の窒素化合物を
処理する窒素処理システムであって、カソード６を構成
する金属材料として、周期表の第Ｉｂ族又は第ＩＩｂ族
を含む導電体、若しくは、同族を導電体に被覆したもの
を用いると共に、このカソード６とアノード５間に印加
する電圧を制御する制御装置１２を設け、この制御装置
１２は、カソード６とアノード５間に印加する電圧を、
所定の最大値と最小値の間で周期的に変化させ、且つ、
印加電圧の最小値を少なくとも零よりも高い電圧とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機体窒素、亜硝
酸体窒素、硝酸体窒素、硝酸イオン及びアンモニアを含
む被処理水の電解による窒素処理システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、川や湖の富栄養化の原因の１
つに窒素化合物の存在があることは周知である。また、
この窒素化合物は、一般家庭の生活排水中や工場排水中
に多く存在するが、浄化処理が困難なものであり、有効
な対策がとれないのが現状である。一般には、生物的処
理が行われているが、先ずアンモニア態窒素を硝酸態窒
素に変換する硝化工程と、硝酸態窒素を窒素ガスに変換
する脱窒工程の２つの工程により行われるため、２つの
反応槽が必要となると共に、処理時間が遅いため、処理
効率が低下する問題があった。

【０００３】また、該生物的処理では、脱窒素細菌を保
有するために、大容量の嫌気槽が必要となり、設備建設
コストの高騰、装置設置面積の増大を招く問題があっ
た。更に、該脱窒素細菌は、周囲の温度環境、その他、
被処理水中に含まれる成分などにより、著しく影響され
るため、特に、温度が低くなる冬場になると、活動が低
下し、脱窒素作用が低下し、処理効率が不安定となる問
題があった。

【０００４】そこで、上記技術的課題を解決するため
に、被処理水に電流を流してアンモニア、亜硝酸態窒
素、硝酸態窒素を酸化又は還元分解して窒素ガスにする
方法がある。従来、該電気分解による被処理水の処理で
は、アノードに例えば、白金やイリジウムとその酸化物
などの導電性材料を用い、被処理水に電流を流すことに
より、アノードにおいて、アンモニア態窒素が活性酸素
や次亜塩素酸によって、酸化され、窒素化合物が窒素ガ
スに変換され、窒素化合物の処理を行っていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電解による窒素処理システムでは、特に、希薄塩化物イ
オン条件下において、継続してアノードとカソード間に
電圧が印加されていたため、アノード近傍に供給される
塩化物イオンの濃度が著しく不足し、その結果、塩素発
生の電流効率が低下し、電力量に対する塩素発生量及び
次亜塩素酸発生量が低く、窒素化合物の処理効率が著し
く低下する問題があった。

【０００６】そこで、本発明は、従来の技術的課題を解
決するために成されたものであり、希薄塩化物イオン条
件下であっても、効率的に窒素化合物の除去を行うこと
ができる窒素処理システムを提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、アノードとカ
ソード間に電圧を印加し、電解によって被処理水中の窒
素化合物を処理する窒素処理システムであって、カソー
ドを構成する金属材料として、周期表の第Ｉｂ族又は第
ＩＩｂ族を含む導電体、若しくは、同族を導電体に被覆
したものを用いると共に、このカソードとアノード間に
印加する電圧を制御する制御装置を設け、この制御装置
は、カソードとアノード間に印加する電圧を、所定の最
大値と最小値の間で周期的に変化させ、且つ、印加電圧
の最小値を少なくとも零よりも高い電圧とすることを特
徴とする。

【０００８】本発明の窒素処理システムによれば、アノ
ードとカソード間に電圧を印加し、電解によって被処理
水中の窒素化合物を処理するものであって、カソードを
構成する金属材料として、周期表の第Ｉｂ族又は第ＩＩ
ｂ族を含む導電体、若しくは、同族を導電体に被覆した
ものを用いると共に、このカソードとアノード間に印加
する電圧を制御する制御装置を設け、この制御装置は、
カソードとアノード間に印加する電圧を、所定の最大値
と最小値の間で周期的に変化させるので、制御装置によ
りカソードとアノード間に印加する電圧が所定の最大値
とされた状態で、アノード近傍に供給される塩化物イオ
ンの塩素への変換を行い、カソードとアノード間に印加
する電圧が所定の最小値とされた状態で、アノード近傍
への塩化物イオンの供給不足を解消することができる。

【０００９】これにより、特に、被処理水の塩化物イオ
ン濃度が低い場合に、カソードとアノード間に継続して
最大値の電圧が印加されることによる慢性的な塩化物イ
オンの不足によって生じる電流効率の低下を著しく回避
することができるようになるため、消費電力の節電を図
ることができるようになる。

【００１０】また、本発明によれば、制御装置は、印加
電圧の最小値を少なくとも零よりも高い電圧として制御
するため、周期表の第Ｉｂ族又は第ＩＩｂ族を含む導電
体、若しくは、同族を導電体に被覆したものにより構成
されるカソードに、電圧が印加されないことにより生じ
る当該カソードの腐食を未然に回避することができるよ
うになる。

【００１１】請求項２の発明の窒素処理システムは、請
求項１の発明に加えて、カソードを構成する金属材料と
して銅と亜鉛又は銅と鉄又は銅とニッケル又は銅とアル
ミニウムを含む合金又は焼結体を用いることを特徴とす
る。

【００１２】請求項２の発明の窒素処理システムによれ
ば、請求項１の発明に加えて、カソードを構成する金属
材料として銅と亜鉛又は銅と鉄又は銅とニッケル又は銅
とアルミニウムを含む合金又は焼結体を用いるので、特
に、被処理水中の硝酸態窒素の亜硝酸態窒素及びアンモ
ニアへの還元反応をより一層促進させることができ、還
元反応に要する時間を短縮することができるようにな
る。

【００１３】これにより、一般家庭や工場等から排出さ
れる窒素化合物を含む被処理水から効率的に窒素を除去
することができるようになり、窒素化合物の処理能力が
より一層向上される。

【００１４】請求項３の発明の窒素処理システムは、請
求項１又は請求項２の発明に加えて、制御装置は、最大
値を３Ｖ乃至１００Ｖの電圧とすると共に、最小値を
０．０１Ｖ以上の電圧として、これら最大値と最小値の
電圧をカソードとアノード間に一定の周期で交互に印加
することを特徴とする。

【００１５】請求項３の発明の窒素処理システムによれ
ば、請求項１又は請求項２の発明に加えて、制御装置
は、最大値を３Ｖ乃至１００Ｖの電圧とすると共に、最
小値を０．０１Ｖ以上の電圧として、これら最大値と最
小値の電圧をカソードとアノード間に一定の周期で交互
に印加するので、制御装置によりカソードとアノード間
に印加する電圧を最大値の３Ｖ乃至１００Ｖの電圧とす
ることにより、適切な電圧によりアノード近傍に供給さ
れた塩化物イオンの塩素への変換を行うことができる。

【００１６】そして、制御装置によりカソードとアノー
ド間に印加する電圧を最小値の０．０１Ｖ以上の電圧と
することにより、アノード近傍への塩化物イオンの供給
不足を解消することができると共に、カソードが非電通
状態となることによりカソード自体が腐食することを未
然に回避することができるようになる。

【００１７】請求項４の発明の窒素処理システムは、請
求項１、請求項２又は請求項３の発明に加えて、制御装
置は、被処理水中の塩化物イオンの濃度に基づき一周期
中に最小値の電圧を印加する期間を変更することを特徴
とする。

【００１８】請求項４の発明の窒素処理システムによれ
ば、請求項１、請求項２又は請求項３の発明に加えて、
制御装置は、被処理水中の塩化物イオンの濃度に基づき
一周期中に最小値の電圧を印加する期間を変更するの
で、被処理水中の塩化物イオンの濃度に基づきカソード
とアノード間に印加する電圧の一周期中における最小値
の印加電圧の印加期間を変更可能とすることができるよ
うになる。

【００１９】そのため、被処理水中の塩化物イオン濃度
が所定の濃度よりも低い場合には、カソードとアノード
間に印加する電圧の一周期中における最小値の印加電圧
の印加期間を長くすることにより、アノード近傍への塩
化物イオンの供給不足をなくし、塩化物イオンの不足に
よる電流効率の低下を著しく回避することができるよう
になる。これにより、供給される電流に対する窒素処理
効率を向上させることができる。

【００２０】また、被処理水中の塩化物イオン濃度が所
定の濃度よりも高い場合には、カソードとアノード間に
印加する電圧の一周期中における最小値の印加電圧の印
加期間を短くすることにより、短期間で効率的にアノー
ドへの塩化物イオンの供給を行いながら、塩素及び次亜
塩素酸の発生を促進することができ、窒素処理能力を向
上させることができるようになる。

【００２１】請求項５の発明の窒素処理システムは、請
求項１、請求項２、請求項３又は請求項４の発明に加え
て、制御装置は、被処理水中の塩化物イオンの濃度に基
づき、被処理水中の導電率を検出する導電率検出手段を
有し、該導電率検出手段の出力に基づき、一周期中に最
小値の電圧を印加する期間を変更することを特徴とす
る。

【００２２】請求項５の発明の窒素処理システムによれ
ば、請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４の発明
に加えて、制御装置は、被処理水中の塩化物イオンの濃
度に基づき、被処理水中の導電率を検出する導電率検出
手段を有し、該導電率検出手段の出力に基づき、一周期
中に最小値の電圧を印加する期間を変更するので、導電
率検出手段により、容易に被処理水中の塩化物イオンの
濃度を把握することができ、これにより、カソードとア
ノード間に印加する電圧の一周期中における最小値の印
加電圧の印加期間を変更可能とすることができるように
なる。

【００２３】そのため、被処理水中の導電率が所定値よ
りも低い場合には、カソードとアノード間に印加する電
圧の一周期中における最小値の印加電圧の印加期間を長
くすることにより、アノード近傍への塩化物イオンの供
給不足をなくし、塩化物イオンの不足による電流効率の
低下を著しく回避することができるようになる。これに
より、供給される電流に対する窒素処理効率を向上させ
ることができる。

【００２４】また、被処理水中の導電率が所定値よりも
高い場合には、カソードとアノード間に印加する電圧の
一周期中における最小値の印加電圧の印加期間を短くす
ることにより、短期間で効率的にアノードへの塩化物イ
オンの供給を行いながら、塩素及び次亜塩素酸の発生を
促進することができ、窒素処理能力を向上させることが
できるようになる。

【００２５】請求項６の発明の窒素処理システムは、請
求項１、請求項２、請求項３又は請求項４の発明に加え
て、制御装置は、被処理水中の塩化物イオンの濃度に基
づき、カソードとアノード間の電流値を検出する電流値
検出手段を有し、該電流値検出手段の出力に基づき、一
周期中に最小値の電圧を印加する期間を変更することを
特徴とする。

【００２６】請求項６の発明の窒素処理システムによれ
ば、請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４の発明
に加えて、制御装置は、被処理水中の塩化物イオンの濃
度に基づき、カソードとアノード間の電流値を検出する
電流値検出手段を有し、該電流値検出手段の出力に基づ
き、一周期中に最小値の電圧を印加する期間を変更する
ので、電流値検出手段により、容易に被処理水中の塩化
物イオンの濃度を把握することができ、これにより、カ
ソードとアノード間の電流値に応じて、カソードとアノ
ード間に印加する電圧の一周期中における最小値の印加
電圧の印加期間を変更可能とすることができるようにな
る。

【００２７】そのため、検出された電流値が所定値より
も低い場合には、カソードとアノード間に印加する電圧
の一周期中における最小値の印加電圧の印加期間を長く
することにより、アノード近傍への塩化物イオンの供給
不足をなくし、塩化物イオンの不足による電流効率の低
下を著しく回避することができるようになる。これによ
り、供給される電流に対する窒素処理効率を向上させる
ことができる。

【００２８】また、検出された電流値が所定値よりも高
い場合には、カソードとアノード間に印加する電圧の一
周期中における最小値の印加電圧の印加期間を短くする
ことにより、短期間で効率的にアノードへの塩化物イオ
ンの供給を行いながら、塩素及び次亜塩素酸の発生を促
進することができ、窒素処理能力を向上させることがで
きるようになる。

【００２９】請求項７の発明の窒素処理システムは、請
求項５又は請求項６の発明に加えて、制御装置は、導電
率検出手段が出力する導電率が低い場合、又は、電流値
検出手段が出力する電流値が低い場合、一周期中に最小
値の電圧を印加する期間を長くすることを特徴とする。

【００３０】請求項７の発明の窒素処理システムによれ
ば、請求項５又は請求項６の発明に加えて、制御装置
は、導電率検出手段が出力する導電率が低い場合、又
は、電流値検出手段が出力する電流値が低い場合、一周
期中に最小値の電圧を印加する期間を長くするので、制
御装置により、必要に応じて一周期中に最小値の電圧を
印加する期間を長くすることができるようになり、慢性
的な塩化物イオンの不足によって生じる電流効率の低下
を著しく回避することができる。

【００３１】請求項８の発明の窒素処理システムは、請
求項５、請求項６又は請求項７の発明に加えて、制御装
置は、導電率検出手段が出力する導電率が高い場合、又
は、電流値検出手段が出力する電流値が高い場合、最大
値の電圧を継続して印加することを特徴とする。

【００３２】請求項８の発明の窒素処理システムは、請
求項５、請求項６又は請求項７の発明に加えて、制御装
置は、導電率検出手段が出力する導電率が高い場合、又
は、電流値検出手段が出力する電流値が高い場合、最大
値の電圧を継続して印加するので、慢性的な塩化物イオ
ンの不足が生じない場合における窒素処理効率を向上さ
せることができるようになる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態を詳述する。図１は本発明の窒素処理システムを
実現するための窒素処理装置１の概要を示す説明図であ
る。本実施例における窒素処理装置１は、内部に図示し
ない排水の流入口と流出口を有する処理室４を構成する
処理槽２と、該処理室４内の被処理水中に少なくとも一
部が浸漬するように対向して配置される一対の電極、即
ち、アノード５と、カソード６と、該電極５、６に通電
するための電源７と、該電極７を制御するための制御装
置１２とから構成されている。尚、図中１０は、処理槽
２内を撹拌するための撹拌手段としての撹拌子である。

【００３４】前記カソード６は、周期表の第Ｉｂ族又は
第ＩＩｂ族を含む導電体、若しくは、同族を導電体に被
覆したもの、具体的には、銅と亜鉛、又は、銅と鉄、又
は、銅とニッケル、又は、銅とアルミニウムの合金、又
は、焼結体から構成されている。

【００３５】これにより、被処理水中の硝酸態窒素の亜
硝酸態窒素及びアンモニアへの還元反応をより一層促進
させることができ、還元反応に要する時間を短縮するこ
とができるようになる。

【００３６】そのため、一般家庭や工場等から排出され
る窒素化合物を含む被処理水から効率的に窒素を除去す
ることができるようになり、窒素化合物の処理能力がよ
り一層向上される。

【００３７】尚、前記アノード５は、不溶性金属、例え
ば白金、イリジウム、パラジウム又はその酸化物などか
ら構成される不溶性電極又はカーボンにより構成されて
いるものとする。

【００３８】アノード５とカソード６との間に位置し
て、アノード５を囲繞するように、図２に示される如き
円筒状に形成された遮蔽部材９が設けられている。この
遮蔽部材９は、例えばガラス繊維やプラスチックのメッ
シュなどの非導電性部材にて構成されており、これによ
り、アノード５から発生する酸素気泡が、カソード６側
に通過することを阻止することができる。このとき、ア
ノード５側に存するイオンは、この遮蔽部材９を通過し
てカソード６側に移動することができる。また、遮蔽部
材９は、被処理水の流水により生じる撹拌又は、前記撹
拌子１０による撹拌によりアノードに流水の影響を与え
ないものとされている。

【００３９】一方、前記制御装置１２は、図３に示す如
く汎用のマイクロコンピュータにより構成されており、
この制御装置１２の入力側には、塩化物イオンの濃度に
基づき被処理水中の導電率を検出する導電率検出手段と
しての導電率センサ１３が接続されている。また、制御
装置１２の入力側には、この導電率センサ１３に替わっ
て塩化物イオンの濃度に基づきアノード５とカソード６
間の電流値を検出する電流値検出手段としての電流値検
出装置１４が接続されていても良いものとする。また、
この導電率センサ１３及び電流値検出装置１４の両者が
制御装置１２に接続されていても良いものとする。ま
た、この制御装置１２の出力側には、前記電源７が接続
されている。

【００４０】以上の構成により、処理槽２内の処理室４
に硝酸性窒素を含む被処理水を貯留し、制御装置１２に
より電源７をＯＮとし、カソード６及びアノード５に通
電する。これにより、カソード６側では、被処理水中に
含まれる硝酸イオンは、還元反応により亜硝酸イオンに
変換される（反応Ａ）。また、硝酸イオンの還元反応に
より生成された亜硝酸イオンは、更に、還元反応によ
り、アンモニアに変換される（反応Ｂ）。以下に、反応
Ａ及び反応Ｂを示す。反応ＡＮＯ₃ ^-＋Ｈ₂Ｏ＋２ｅ^-→ＮＯ₂ ^-＋２ＯＨ^- 反応ＢＮＯ₂ ^-＋５Ｈ₂Ｏ＋６ｅ^-→ＮＨ₃（ａｑ）＋７ＯＨ^-

【００４１】一方、アノード５側では、アノード５の表
面から活性酸素や次亜塩素酸が発生し、これにより、被
処理水中におけるアンモニアの脱窒作用により、窒素ガ
スを生成する（反応Ｃ）。以下に、反応Ｃ乃至反応Ｆを
示す。反応ＣＮＨ₃（ａｑ）＋３（Ｏ）→Ｎ₂↑＋３Ｈ₂Ｏ反応ＤＮａＣｌ→Ｎａ⁺＋Ｃｌ^- ２Ｃｌ^-→Ｃｌ₂＋２ｅ^- 反応ＥＣｌ₂＋Ｈ₂Ｏ→ＨＣｌＯ＋ＨＣｌ反応Ｆ２ＮＨ₄＋４ＨＣｌＯ→Ｎ₂↑＋４ＨＣｌ＋４Ｈ₂Ｏ

【００４２】これにより、被処理水中内の硝酸態窒素、
亜硝酸態窒素及びアンモニア態窒素などの窒素化合物を
同一の処理槽２内において、処理可能となる。

【００４３】ところで、被処理水中の塩化物イオン濃度
が低い場合には、アノード５側に供給される塩化物イオ
ン濃度が低下するため、上記反応Ｄの反応が遅延する。
これにより、電源７により印加される電圧に対し、塩素
発生効率が低下するため、窒素処理効率が悪くなる。

【００４４】そのため、本発明における制御装置１２
は、カソード６とアノード５間に印加する電圧を、図４
に示す如く所定の最大値と少なくとも零よりも高い最小
値の間で周期的に変化させる。

【００４５】これにより、被処理水中の塩化物イオン濃
度が低い場合であっても、カソード６とアノード５間に
印加される電圧が、所定の最大値と最小値の間で周期的
に変化するため、被処理水中に最大値の電圧が印加され
た状態で、アノード５近傍に供給される塩化物イオンの
塩素への変換が行われ、被処理水中に最小値の電圧が印
加された状態で、アノード近傍への塩化物イオンの供給
不足を解消することができる。

【００４６】そのため、カソード６とアノード５間に継
続して最大値の電圧が印加されることによる慢性的な塩
化物イオンの不足によって生じる電流効率の低下を著し
く回避することができるようになるため、消費電力の節
電を実現することができる。また、電源７により電力量
に対し、適切な量の塩素が発生するため、効率的に窒素
処理を行うことができるようになる。

【００４７】尚、制御装置１２によりカソード６とアノ
ード５間に印加される電圧の最小値は、上述の如く零よ
りも高い電圧であるものとするため、周期表の第Ｉｂ族
又は第ＩＩｂ族を含む導電体、若しくは、同族を導電体
に被覆したもの、例えば銅と亜鉛の合金である真鍮によ
りカソード６が構成されていた場合であっても、係るカ
ソード６に電圧が印加されないことにより生じる当該カ
ソード６の腐食を未然に回避することができるようにな
る。

【００４８】制御装置１２は、カソード６とアノード５
間に印加される電圧を、所定の最大値と最小値の間で周
期的に変化させることにより、被処理水中の慢性的な塩
化物イオンの不足によって生じる電流効率の低下を回避
しているが、この電圧値の周期的な変化とは、最大値と
最小値を交互に変化させるパルス印加に加えて、最大値
と最小値を含む印加電圧を複数段階に渡って変化させる
場合であっても、同様の効果を奏するものとする。

【００４９】特に、制御装置１２によりカソード６とア
ノード５間に印加される最大値の印加電圧を３Ｖ乃至１
００Ｖの電圧とすると共に、最小値の印加電圧を０．０
１Ｖ以上の電圧として、これら最大値と最小値を一定の
周期で交互にパルス印加することにより、被処理水中に
最大値の印加電圧を加えた状態で、適切な電圧でアノー
ド５近傍に供給された塩化物イオンの塩素への変換を行
うことができるようになる。また、被処理水中に最小値
の印加電圧を加えた状態で、アノード５近傍への塩化物
イオンの供給不足を解消することができると共に、カソ
ード６の腐食を未然に回避することができる。

【００５０】また、本実施例における制御装置１２は、
前記導電率センサ１３の出力又は電流値検出装置１４の
出力に基づいて、被処理水の塩化物イオン濃度を判別
し、これにより、一周期中における最小値の電圧を印加
する期間を変更する。

【００５１】即ち、導電率センサ１３の出力に基づき被
処理水の塩化物イオン濃度を判別する場合には、導電率
センサ１３が被処理水中の導電率が所定値より低いと検
出した際に、通常のカソード６とアノード５間に印加す
る電圧の一周期中における最小値の印加電圧の印加期間
よりも係る最小値の印加電圧の印加期間を長くする。

【００５２】これにより、容易に被処理水中の塩化物イ
オンの濃度を把握することにより、アノード５近傍への
塩化物イオンの供給をより一層促進し、カソード６とア
ノード５間に最大値の電圧が印加されることによる塩化
物イオンの不足を解消し、電流効率の低下を著しく回避
することができるようになるため、消費電力の節電を実
現することができる。そのため、供給される電流に対す
る窒素処理効率を向上させることができる。

【００５３】また、制御装置１２は、導電率センサ１３
が被処理水中の導電率が所定値より高いと検出した際
に、通常のカソード６とアノード５間に印加する電圧の
一周期中における最小値の印加電圧の印加期間よりも係
る最小値の印加電圧の印加期間を短縮する。

【００５４】これにより、効率的にアノード５への塩化
物イオンの供給を行いながら、塩素の発生を促進するこ
とができ、窒素処理効率を向上させることができるよう
になる。

【００５５】尚、制御装置１２が判断する基準となる導
電率の所定値は、複数設定されていてもよく、これによ
り、段階的に最小値の印加電圧の印加期間を変化させる
ことができ、効率的に塩素及び次亜塩素酸の発生を促進
し、効率的な窒素処理を行うことができる。

【００５６】また、制御装置１２は、導電率センサ１３
が所定の高い値を検出した場合には、電源７によりカソ
ード６とアノード５間に印加する電圧を、所定の最大値
と最小値の間を周期的に変化させる制御をやめ、最大値
の印加電圧を継続して印加しても良いものとする。

【００５７】これにより、被処理水中に十分な塩化物イ
オンを含み、塩素及び次亜塩素酸を発生させるための塩
化物イオンが充足している場合には、十分にカソード６
とアノード５間に電圧を印加することができ、窒素化合
物の電解効率を向上させることができるようになる。

【００５８】他方、電流値検出装置１４の出力に基づき
被処理水の塩化物イオン濃度を判別する場合には、導電
率センサ１３の出力に基づく制御と同様に、容易に被処
理水中の塩化物イオンの濃度を把握することにより、ア
ノード５とカソード６間の電流値が所定値より低いと検
出した際に、通常のカソード６とアノード５間に印加す
る電圧の一周期中における最小値の印加電圧の印加期間
よりも係る最小値の印加電圧の印加期間を延長する。

【００５９】これにより、上記と同様に、アノード５近
傍への塩化物イオンの供給をより一層促進し、塩化物イ
オンの不足による電流効率の低下を著しく回避すること
ができるようになる。そのため、供給される電流に対す
る窒素処理効率を向上させることができる。

【００６０】また、制御装置１２は、電流値検出装置１
４が検出した電流値が所定値より高いと検出した際に、
通常のカソード６とアノード５間に印加する電圧の一周
期中における最小値の印加電圧の印加期間よりも係る最
小値の印加電圧の印加期間を短縮する。

【００６１】これにより、効率的にアノード５への塩化
物イオンの供給を行いながら、塩素及び次亜塩素酸の発
生を促進することができ、窒素処理効率を向上させるこ
とができるようになる。

【００６２】尚、制御装置１２が判断する基準となる電
流値の所定値は、複数設定されていてもよく、これによ
り、段階的に最小値の印加電圧の印加期間を変化させる
ことができ、効率的に塩素の発生を促進し、効率的な窒
素処理を行うことができる。

【００６３】また、制御装置１２は、電流値検出装置１
４が所定の高い値を検出した場合には、電源７によりカ
ソード６とアノード５間に印加する電圧を、所定の最大
値と最小値の間を周期的に変化させる制御をやめ、最大
値の印加電圧を継続して印加しても良いものとする。

【００６４】これにより、被処理水中に十分な塩化物イ
オンを含み、塩素及び次亜塩素酸を発生させるための塩
化物イオンが充足している場合には、十分にカソード６
とアノード５間に電圧を印加することができ、窒素化合
物の電解効率を向上させることができるようになる。

【００６５】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明の窒素処理シス
テムによれば、アノードとカソード間に電圧を印加し、
電解によって被処理水中の窒素化合物を処理するもので
あって、カソードを構成する金属材料として、周期表の
第Ｉｂ族又は第ＩＩｂ族を含む導電体、若しくは、同族
を導電体に被覆したものを用いると共に、このカソード
とアノード間に印加する電圧を制御する制御装置を設
け、この制御装置は、カソードとアノード間に印加する
電圧を、所定の最大値と最小値の間で周期的に変化させ
るので、制御装置によりカソードとアノード間に印加す
る電圧が所定の最大値とされた状態で、アノード近傍に
供給される塩化物イオンの塩素への変換を行い、カソー
ドとアノード間に印加する電圧が所定の最小値とされた
状態で、アノード近傍への塩化物イオンの供給不足を解
消することができる。

【００６６】これにより、特に、被処理水の塩化物イオ
ン濃度が低い場合に、カソードとアノード間に継続して
最大値の電圧が印加されることによる慢性的な塩化物イ
オンの不足によって生じる電流効率の低下を著しく回避
することができるようになるため、消費電力の節電を図
ることができるようになる。

【００６７】また、本発明によれば、制御装置は、印加
電圧の最小値を少なくとも零よりも高い電圧として制御
するため、周期表の第Ｉｂ族又は第ＩＩｂ族を含む導電
体、若しくは、同族を導電体に被覆したものにより構成
されるカソードに、電圧が印加されないことにより生じ
る当該カソードの腐食を未然に回避することができるよ
うになる。

【００６８】請求項２の発明の窒素処理システムによれ
ば、請求項１の発明に加えて、カソードを構成する金属
材料として銅と亜鉛又は銅と鉄又は銅とニッケル又は銅
とアルミニウムを含む合金又は焼結体を用いるので、特
に、被処理水中の硝酸態窒素の亜硝酸態窒素及びアンモ
ニアへの還元反応をより一層促進させることができ、還
元反応に要する時間を短縮することができるようにな
る。

【００６９】これにより、一般家庭や工場等から排出さ
れる窒素化合物を含む被処理水から効率的に窒素を除去
することができるようになり、窒素化合物の処理能力が
より一層向上される。

【００７０】請求項３の発明の窒素処理システムによれ
ば、請求項１又は請求項２の発明に加えて、制御装置
は、最大値を３Ｖ乃至１００Ｖの電圧とすると共に、最
小値を０．０１Ｖ以上の電圧として、これら最大値と最
小値の電圧をカソードとアノード間に一定の周期で交互
に印加するので、制御装置によりカソードとアノード間
に印加する電圧を最大値の３Ｖ乃至１００Ｖの電圧とす
ることにより、適切な電圧によりアノード近傍に供給さ
れた塩化物イオンの塩素への変換を行うことができる。

【００７１】そして、制御装置によりカソードとアノー
ド間に印加する電圧を最小値の０．０１Ｖ以上の電圧と
することにより、アノード近傍への塩化物イオンの供給
不足を解消することができると共に、カソードが非電通
状態となることによりカソード自体が腐食することを未
然に回避することができるようになる。

【００７２】請求項４の発明の窒素処理システムによれ
ば、請求項１、請求項２又は請求項３の発明に加えて、
制御装置は、被処理水中の塩化物イオンの濃度に基づき
一周期中に最小値の電圧を印加する期間を変更するの
で、被処理水中の塩化物イオンの濃度に基づきカソード
とアノード間に印加する電圧の一周期中における最小値
の印加電圧の印加期間を変更可能とすることができるよ
うになる。

【００７３】そのため、被処理水中の塩化物イオン濃度
が所定の濃度よりも低い場合には、カソードとアノード
間に印加する電圧の一周期中における最小値の印加電圧
の印加期間を長くすることにより、アノード近傍への塩
化物イオンの供給不足をなくし、塩化物イオンの不足に
よる電流効率の低下を著しく回避することができるよう
になる。これにより、供給される電流に対する窒素処理
効率を向上させることができる。

【００７４】また、被処理水中の塩化物イオン濃度が所
定の濃度よりも高い場合には、カソードとアノード間に
印加する電圧の一周期中における最小値の印加電圧の印
加期間を短くすることにより、短期間で効率的にアノー
ドへの塩化物イオンの供給を行いながら、塩素及び次亜
塩素酸の発生を促進することができ、窒素処理能力を向
上させることができるようになる。

【００７５】請求項５の発明の窒素処理システムによれ
ば、請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４の発明
に加えて、制御装置は、被処理水中の塩化物イオンの濃
度に基づき、被処理水中の導電率を検出する導電率検出
手段を有し、該導電率検出手段の出力に基づき、一周期
中に最小値の電圧を印加する期間を変更するので、導電
率検出手段により、容易に被処理水中の塩化物イオンの
濃度を把握することができ、これにより、カソードとア
ノード間に印加する電圧の一周期中における最小値の印
加電圧の印加期間を変更可能とすることができるように
なる。

【００７６】そのため、被処理水中の導電率が所定値よ
りも低い場合には、カソードとアノード間に印加する電
圧の一周期中における最小値の印加電圧の印加期間を長
くすることにより、アノード近傍への塩化物イオンの供
給不足をなくし、塩化物イオンの不足による電流効率の
低下を著しく回避することができるようになる。これに
より、供給される電流に対する窒素処理効率を向上させ
ることができる。

【００７７】また、被処理水中の導電率が所定値よりも
高い場合には、カソードとアノード間に印加する電圧の
一周期中における最小値の印加電圧の印加期間を短くす
ることにより、短期間で効率的にアノードへの塩化物イ
オンの供給を行いながら、塩素及び次亜塩素酸の発生を
促進することができ、窒素処理能力を向上させることが
できるようになる。

【００７８】請求項６の発明の窒素処理システムによれ
ば、請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４の発明
に加えて、制御装置は、被処理水中の塩化物イオンの濃
度に基づき、カソードとアノード間の電流値を検出する
電流値検出手段を有し、該電流値検出手段の出力に基づ
き、一周期中に最小値の電圧を印加する期間を変更する
ので、電流値検出手段により、容易に被処理水中の塩化
物イオンの濃度を把握することができ、これにより、カ
ソードとアノード間の電流値に応じて、カソードとアノ
ード間に印加する電圧の一周期中における最小値の印加
電圧の印加期間を変更可能とすることができるようにな
る。

【００７９】そのため、検出された電流値が所定値より
も低い場合には、カソードとアノード間に印加する電圧
の一周期中における最小値の印加電圧の印加期間を長く
することにより、アノード近傍への塩化物イオンの供給
不足をなくし、塩化物イオンの不足による電流効率の低
下を著しく回避することができるようになる。これによ
り、供給される電流に対する窒素処理効率を向上させる
ことができる。

【００８０】また、検出された電流値が所定値よりも高
い場合には、カソードとアノード間に印加する電圧の一
周期中における最小値の印加電圧の印加期間を短くする
ことにより、短期間で効率的にアノードへの塩化物イオ
ンの供給を行いながら、塩素及び次亜塩素酸の発生を促
進することができ、窒素処理能力を向上させることがで
きるようになる。

【００８１】請求項７の発明の窒素処理システムによれ
ば、請求項５又は請求項６の発明に加えて、制御装置
は、導電率検出手段が出力する導電率が低い場合、又
は、電流値検出手段が出力する電流値が低い場合、一周
期中に最小値の電圧を印加する期間を長くするので、制
御装置により、必要に応じて一周期中に最小値の電圧を
印加する期間を長くすることができるようになり、慢性
的な塩化物イオンの不足によって生じる電流効率の低下
を著しく回避することができる。

【００８２】請求項８の発明の窒素処理システムは、請
求項５、請求項６又は請求項７の発明に加えて、制御装
置は、導電率検出手段が出力する導電率が高い場合、又
は、電流値検出手段が出力する電流値が高い場合、最大
値の電圧を継続して印加するので、慢性的な塩化物イオ
ンの不足が生じない場合における窒素処理効率を向上さ
せることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の窒素処理システムを実現するための窒
素処理装置の概要を示す説明図である。

【図２】アノードの構造説明図である。

【図３】制御装置の電気ブロック図である。

【図４】カソードとアノードに印加される電圧の周期を
示す説明図である。

【符号の説明】

１窒素処理装置２処理槽４排水処理室５アノード６カソード７電源９遮蔽部材１２制御装置１３導電率センサ１４電流値検出装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小泉友人大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内Ｆターム(参考） 4D061 DA08 DB10 DB19 DC14 DC15 EA03 EA04 EB11 EB19 EB27 EB28 EB30 EB31 EB37 EB39 GA06 GA12 GC14 GC15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アノードとカソード間に電圧を印加し、
電解によって被処理水中の窒素化合物を処理するシステ
ムであって、前記カソードを構成する金属材料として、周期表の第Ｉ
ｂ族又は第ＩＩｂ族を含む導電体、若しくは、同族を導
電体に被覆したものを用いると共に、該カソードと前記アノード間に印加する電圧を制御する
制御装置を設け、該制御装置は、前記カソードとアノード間に印加する電
圧を、所定の最大値と最小値の間で周期的に変化させ、
且つ、前記印加電圧の最小値を少なくとも零よりも高い
電圧とすることを特徴とする窒素処理システム。
【請求項２】前記カソードを構成する金属材料として
銅と亜鉛又は銅と鉄又は銅とニッケル又は銅とアルミニ
ウムを含む合金又は焼結体を用いることを特徴とする請
求項１の窒素処理システム。
【請求項３】前記制御装置は、前記最大値を３Ｖ乃至
１００Ｖの電圧とすると共に、前記最小値を０．０１Ｖ
以上の電圧として、これら最大値と最小値の電圧を前記
カソードとアノード間に一定の周期で交互に印加するこ
とを特徴とする請求項１又は請求項２の窒素処理システ
ム。
【請求項４】前記制御装置は、前記被処理水中の塩化
物イオンの濃度に基づき一周期中に前記最小値の電圧を
印加する期間を変更することを特徴とする請求項１、請
求項２又は請求項３の窒素処理システム。
【請求項５】前記制御装置は、前記被処理水中の塩化
物イオンの濃度に基づき、前記被処理水中の導電率を検
出する導電率検出手段を有し、該導電率検出手段の出力に基づき、一周期中に前記最小
値の電圧を印加する期間を変更することを特徴とする請
求項１、請求項２、請求項３又は請求項４の窒素処理シ
ステム。
【請求項６】前記制御装置は、前記被処理水中の塩化
物イオンの濃度に基づき、前記カソードとアノード間の
電流値を検出する電流値検出手段を有し、該電流値検出手段の出力に基づき、一周期中に前記最小
値の電圧を印加する期間を変更することを特徴とする請
求項１、請求項２、請求項３又は請求項４の窒素処理シ
ステム。
【請求項７】前記制御装置は、前記導電率検出手段が
出力する導電率が低い場合、又は、前記電流値検出手段
が出力する電流値が低い場合、一周期中に前記最小値の
電圧を印加する期間を長くすることを特徴とする請求項
５又は請求項６の窒素処理システム。
【請求項８】前記制御装置は、前記導電率検出手段が
出力する導電率が高い場合、又は、前記電流値検出手段
が出力する電流値が高い場合、前記最大値の電圧を継続
して印加することを特徴とする請求項５、請求項６又は
請求項７の窒素処理システム。