JP2004097950A

JP2004097950A - Wastewater treatment apparatus and wastewater treatment system

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Publication number: JP2004097950A
Application number: JP2002263824A
Authority: JP
Inventors: Mineo Ikematsu; 池松　峰男; Masahiro Izeki; 井関　正博; Daizo Takaoka; 高岡　大造; Takeshi Rakuma; 樂間　毅; Toru Kawabata; 川畑　透
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2002-09-10
Filing date: 2002-09-10
Publication date: 2004-04-02

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wastewater treatment apparatus capable of treating wastewater safely and continuously even in such a case that the current density between electrodes is relatively high. <P>SOLUTION: This wastewater treatment apparatus 1 is to treat nitrogen compounds and/or phosphorus compounds in a water to be treated by an electrochemical technique and equipped with at least a pair of electrodes 5 and 6 at least partially immersed in water to be treated to treat the water to be treated by the electrochemical technique, a conductivity sensor 29 for detecting the conductivity of the water to be treated and an electrolysis control part 17 for controlling the distance between the electrodes 5 and 6 or the immersion quantity of the electrodes 5 and 6 in the water to be treated. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気化学的手法により被処理水中の窒素化合物及び／又はリン化合物を処理する排水処理装置及び排水処理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、湖沼、内湾等の閉鎖性水域において、生活排水や産業排水中の窒素やリンなどの栄養塩類流入が原因と考えられる赤潮、アオコの異常発生が大きな社会問題となっている。このため、行政指導の下で大規模集中汚染源に対しては活性汚泥法などによる排水処理を行われている。閉鎖系水域への排水の水質基準は、一日当たりの排水量が５０トン以上と規模の大きな事業場に対する規制があり、この排出規制は、これまではＣＯＤ（化学的酸素要求量）のみであった。窒素については全窒素量で１２０ｍｇ／ｌの一般排出基準に留まっていたが、今後は全窒素量を現行の１／１０にすることも検討されている。
【０００３】
しかし、一般の小規模生活排水ではＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）のみを処理するものが多く、硝酸塩などの窒素成分は処理されていないのが現状である。また、ヨーロッパ地域では、化学肥料や家畜の排泄物から、水溶性の硝酸塩が土壌中に浸透して起こる地下水の汚染が深刻な問題になっている。汚染水を人間が摂取した場合、神経障害、ガン、幼児のメトヘモグロビン血症などを引き起こすことが知られている。以上の点で、高性能な硝酸態窒素除去法の早期開発が望まれている。
【０００４】
そこで、従来の硝酸態窒素の除去には、一般的には嫌気的条件下での硝化細菌及び脱窒細菌による生物的処理が用いられている。これら硝化細菌及び脱窒細菌の殆どは従属栄養細菌であり、増殖には有機物を必要とする。それ故、無機系排水のように有機物をあまり含有しない排水を処理する場合、水素供与体としてメタノール等を添加するだけでなく、嫌気性浄化槽の設置が不可欠となる。そのため、設置場所や経費面が問題となっている。また、生物的処理では、温度や排水に含まれる有害成分の影響を受けやすいという課題もある。
【０００５】
生物的手法以外にはイオン交換法、膜分離法、触媒法等の物理化学的手法が存在するが、その経済性に問題が残されている。一方、電解法による排水処理は操作が簡単であり、装置の大きさに対して処理能力が大きく、ＢＯＤ源がない排水の処理も可能である。
【０００６】
また、従来の電解法による窒素除去に関する研究としては、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（例えば、特許文献１）。この場合、従来の被処理水の電気分解法では、アノードに例えば、白金などの貴金属材料を用いていた。
【０００７】
そして、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り酸化され、窒素化合物が窒素ガスに変換されることで窒素化合物の処理が行われていた。
【０００８】
【特許文献１】
特開昭５４−１６８４４号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来の電解による排水処理装置では、被処理水中に処理対象となる硝酸態窒素、亜硝酸態窒素、アンモニア態窒素及びリン酸イオン以外にも、被処理水中に含有される導電物質が多量に存在すると、被処理水を電解する電極間に高電流が流れ、電極が発熱し、延いては被処理水をも加熱される問題があった。
【００１１】
その場合、電極間に印加される電圧を下げることにより、電極間に流れる電流、延いては被処理水の導電率を下げ、発熱を回避することが考えられるが、かかる場合では、必要以上に印加電圧を下げることができず、効果的に導電率を下げることができないと云う問題がある。その場合、電解処理を継続して行うと、被処理水が蒸発するため、被処理水中の導電物質濃度が上がり、延いては、電極間の電解密度の上昇により、電極自体、及び被処理水の発熱がより一層増長され、危険性を伴う問題がある。
【００１２】
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、電極間の電流密度が比較的高い場合であっても、安全に、排水の処理を継続して行うことができる排水処理装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の排水処理装置は、電気化学的手法により被処理水中の窒素化合物、及び／又は、リン化合物を処理するものであって、被処理水に少なくとも一部が浸漬され、電気化学的手法により当該被処理水を処理するための少なくとも一対の電極と、被処理水の導電率を検出する導電率検出手段と、該導電率検出手段の出力に基づき、電極間の距離、若しくは、当該電極の被処理水への浸漬量を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項１の発明によれば、電気化学的手法により被処理水中の窒素化合物、及び／又は、リン化合物を処理する排水処理装置において、被処理水に少なくとも一部が浸漬され、電気化学的手法により当該被処理水を処理するための少なくとも一対の電極と、被処理水の導電率を検出する導電率検出手段と、該導電率検出手段の出力に基づき、電極間の距離、若しくは、当該電極の被処理水への浸漬量を制御する制御手段とを備えるので、被処理水の導電率に基づき、電極間の距離若しくは、電極の被処理水への浸漬量を制御することができるようになる。
【００１５】
これにより、電極への印加電圧が電気化学的手法により被処理水を処理することができないほどに印加電圧を調整した場合であっても被処理水の導電率が高い場合に、被処理水の処理電解電流が、電極自体或いは被処理水に著しい発熱を来す程に上昇する以前に、電極間の距離を拡張若しくは、電極の被処理水への浸漬量を減少させることにより、電流密度を減少させることができるようになる。そのため、被処理水が異常に加熱され、蒸発することを未然に回避することができ、電極及び被処理水の発熱による危険性を防止することができるようになる。また、かかる場合においても、被処理水の電気化学的手法による処理は継続して行うことができ、処理効率を向上させることができるようになる。
【００１６】
請求項２の発明の排水処理装置は、電気化学的手法により被処理水中の窒素化合物、及び／又は、リン化合物を処理するものであって、被処理水に少なくとも一部が浸漬され、電気化学的手法により当該被処理水を処理するための少なくとも一対の電極と、被処理水の含有硝酸態窒素の濃度を検出する硝酸濃度検出手段、前記被処理水の含有亜硝酸態窒素の濃度を検出する亜硝酸濃度検出手段、被処理水の含有アンモニア態窒素の濃度を検出するアンモニア濃度検出手段、被処理水の含有リン酸イオンの濃度を検出するリン酸濃度検出手段のうちの少なくとも一つの濃度検出手段と、該濃度検出手段の出力に基づき、電極への通電を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１７】
請求項２の発明によれば、電気化学的手法により被処理水中の窒素化合物、及び／又は、リン化合物を処理する排水処理装置において、被処理水に少なくとも一部が浸漬され、電気化学的手法により当該被処理水を処理するための少なくとも一対の電極と、被処理水の含有硝酸態窒素の濃度を検出する硝酸濃度検出手段、前記被処理水の含有亜硝酸態窒素の濃度を検出する亜硝酸濃度検出手段、被処理水の含有アンモニア態窒素の濃度を検出するアンモニア濃度検出手段、被処理水の含有リン酸イオンの濃度を検出するリン酸濃度検出手段のうちの少なくとも一つの濃度検出手段と、該濃度検出手段の出力に基づき、電極への通電を制御する制御手段とを備えるので、被処理水中に含有される硝酸態窒素の濃度、亜硝酸態窒素の濃度、アンモニア態窒素の濃度、リン酸イオンの濃度の何れかの濃度に基づいて、電極への通電を停止し、電気化学的手法による処理を終了することができるようになる。
【００１８】
これにより、被処理水を環境に負荷のかからない状態で環境に排出することができるようになり、効果的に排水処理を行うことができるようになる。また、被処理水中の処理対象となる物質の処理が終了しているのにも係わらず、電極間に通電する不都合を解消することができ、効率的に排水処理を行うことができるようになる。
【００１９】
請求項３の発明の排水処理装置は、電気化学的手法により被処理水中の窒素化合物、及び／又は、リン化合物を処理するものであって、被処理水に少なくとも一部が浸漬され、電気化学的手法により当該被処理水を処理するための少なくとも一対の電極と、被処理水の含有硝酸態窒素の濃度を検出する硝酸濃度検出手段、被処理水の含有亜硝酸態窒素の濃度を検出する亜硝酸濃度検出手段、被処理水の含有アンモニア態窒素の濃度を検出するアンモニア濃度検出手段、被処理水の含有リン酸イオンの濃度を検出するリン酸濃度検出手段のうちの少なくとも一つの濃度検出手段と、被処理水の導電率を検出する導電率検出手段と、制御手段とを備え、該制御手段は、濃度検出手段の出力に基づき、電極への通電を制御すると共に、導電率検出手段の出力に基づき、電極間の距離、若しくは、当該電極の被処理水への浸漬量を制御することを特徴とする。
【００２０】
請求項３の発明によれば、電気化学的手法により被処理水中の窒素化合物、及び／又は、リン化合物を処理する排水処理装置において、被処理水に少なくとも一部が浸漬され、電気化学的手法により当該被処理水を処理するための少なくとも一対の電極と、被処理水の含有硝酸態窒素の濃度を検出する硝酸濃度検出手段、被処理水の含有亜硝酸態窒素の濃度を検出する亜硝酸濃度検出手段、被処理水の含有アンモニア態窒素の濃度を検出するアンモニア濃度検出手段、被処理水の含有リン酸イオンの濃度を検出するリン酸濃度検出手段のうちの少なくとも一つの濃度検出手段と、被処理水の導電率を検出する導電率検出手段と、制御手段とを備え、該制御手段は、濃度検出手段の出力に基づき、電極への通電を制御するので、被処理水中に含有される硝酸態窒素の濃度、亜硝酸態窒素の濃度、アンモニア態窒素の濃度、リン酸イオンの濃度の何れかの濃度に基づいて、電極への通電を停止し、電気化学的手法による処理を終了することができるようになる。
【００２１】
これにより、被処理水を環境に負荷のかからない状態で環境に排出することができるようになり、効果的に排水処理を行うことができるようになる。また、被処理水中の処理対象となる物質の処理が終了しているのにも係わらず、電極間に通電する不都合を解消することができ、効率的に排水処理を行うことができるようになる。
【００２２】
またこれに加えて、制御装置は、導電率検出手段の出力に基づき、電極間の距離、若しくは、当該電極の被処理水への浸漬量を制御するので、電極への印加電圧が電気化学的手法により被処理水を処理することができないほどに印加電圧を調整した場合であっても被処理水の導電率が高い場合に、被処理水の処理電解電流が、電極自体或いは被処理水に著しい発熱を来す程に上昇する以前に、電極間の距離を拡張若しくは、電極の被処理水への浸漬量を減少させることにより、電流密度を減少させることができるようになる。そのため、被処理水が異常に加熱され、蒸発することを未然に回避することができ、電極及び被処理水の発熱による危険性を防止することができるようになる。また、かかる場合においても、被処理水の電気化学的手法による処理は継続して行うことができ、処理効率を向上させることができるようになる。
【００２３】
請求項４の発明の排水処理システムは、請求項１、請求項２又は請求項３の排水処理装置を複数備え、被処理水の量に応じて各排水処理装置の動作を制御することを特徴とする。
【００２４】
請求項４の発明によれば、請求項１、請求項２又は請求項３の発明の排水処理装置を複数備え、被処理水の量に応じて各排水処理装置の動作を制御するので、被処理水の量が少量であっても、大量であっても、効率的に被処理水を処理することができるようになる。
【００２５】
【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は本発明の排水処理装置１を備えた排水処理システムＳの概要を示す説明図である。本実施例における排水処理システムＳによって処理される被処理水は、一般家庭などから排出される家庭用排水や工場などから排出される工業用排水であるものとする。
【００２６】
係る排水処理システムＳは、上記被処理水を貯留するための貯留槽１０と、複数の、本実施例では３台の排水処理を行う排水処理装置１（それぞれ１Ａ、１Ｂ、１Ｃとする。）とにより構成されている。貯留槽１０は、貯留されている被処理水の水量を検出するための水量計１１が設けられていると共に、当該貯留槽１０の下流側において設置される複数の排水処理装置１に、貯留槽１０内の被処理水を分配するための配管１２が接続されている。
【００２７】
この配管１２には、それぞれの排水処理装置１に対応して本実施例では、１２Ａ、１２Ｂ及び１２Ｃに分配されており、それぞれの配管１２Ａ乃至１２Ｃには、搬送手段としてのポンプ１３Ａ、１３Ｂ及び１３Ｃと、電磁弁１４Ａ、１４Ｂ及び１４Ｃが設けられている。尚、上記水量計１１、各ポンプ１３Ａ乃至１３Ｃ及び電磁弁１４Ａ乃至１４Ｃは、それぞれ詳細は後述する中央制御部１５に接続されているものとする。
【００２８】
ここで、図２は排水処理システムＳの制御手段としての中央制御部１５を示している。この中央制御部１５は、所謂汎用マイクロコンピュータにより構成されており、入力側には、コントロールパネル３１と、前記水量計１１が接続されていると共に、出力側には、各ポンプ１３Ａ乃至１３Ｃ、各電磁弁１４Ａ乃至１４Ｃが接続されている。また、この中央制御部１５には、詳細は後述する各排水処理装置１Ａ乃至１Ｃをそれぞれ制御する水処理部１６Ａ乃至１６Ｃが送受信可能に接続されている。これにより、各ポンプ１３Ａ乃至１３Ｃ、各電磁弁１４Ａ乃至１４Ｃ及び水処理部１６Ａ乃至１６Ｃは、コントロールパネル３１及び水量計１１の出力に基づいて制御される。尚、コントロールパネル３１は、排水処理システムＳに設けられるものであり、任意に使用者が排水処理装置１の電解条件を設定できるものであるものとする。
【００２９】
次に、排水処理装置１について説明する。尚、各排水処理装置は、１Ａ乃至１Ｃであるが、各排水処理装置は、同様のものであるので、ここでは、排水処理装置１として説明する。排水処理装置１は、図１に示す如く内部に図示しない排水の流入口と流出口３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た一対の電極５、６と、該電極５、６に通電するための電源７などから構成されている。
【００３０】
電極５、６は、複数対設けられており、これら電極５、６は、図３に示す如く水平方向に伸縮自在とするパンタグラフ状に形成された極間距離制御手段としての極間距離調整部材２０の各交点に交互に設けられている。尚、この極間距離調整部材２０は、詳細は後述する前記電解制御部１７に接続された極間距離制御部２１に伸縮制御されるものとする。
【００３１】
また、これら電極５、６は、図４に示す如く垂直方向に伸縮自在とするパンタグラフ状に形成された浸漬量制御手段としての浸漬量調整部材２２の一端の左右側端にそれぞれ離間して設けられている。尚、この浸漬量調整部材２２は、詳細は後述する電解制御部１７に接続された浸漬量制御部２３に伸縮制御されるものとする。
【００３２】
本実施例では、前記電極６は、周期表の第ＶＩＩＩ族、又は第ＶＩＩＩ族を含む導電体、若しくは、同族、又は同族を含む導電体を導電性の基材に被覆したものとして例えば、鉄（Ｆｅ）、若しくは、鉄を被覆した導電体により構成されている。また、前記電極５は、不溶性導電体として、例えば、電気化学的手法により次亜ハロゲン酸、又は、オゾン、若しくは活性酸素を発生させることが可能な導電体である白金（Ｐｔ）又は白金とイリジウム（Ｉｒ）の混合物などの貴金属電極、又は、これらを被覆した不溶性の導電体から構成されている。
【００３３】
尚、本実施例では、周期表の第ＶＩＩＩ族、又は第ＶＩＩＩ族を含む導電体、若しくは、同族、又は同族を含む導電体を導電性の基材に被覆したものとして、鉄（Ｆｅ）を用いているが、これ以外に、周期表第ＶＩＩＩ族を含む導電体であれば、コバルト（Ｃｏ）やニッケル（Ｎｉ）等であってもよいものとする。また、電極５は、貴金属電極又はこれらを被覆した不溶性の導電体により構成されているが、これ以外に、被処理水中の低ハロゲンイオン濃度では、あまり次亜ハロゲン酸、又は、オゾン、若しくは活性酸素を発生しないフェライト、又は、セラミクス系導電体、又は、セラミクス系導電体を被覆した導電体、又は、炭素系導電体、又は炭素系導電体を被覆した導電体、又は、ステンレス鋼若しくは、ステンレスを被覆した導電体などであってもよいものとする。
【００３４】
排水処理装置１の処理槽２内には、貯留される被処理水の含有硝酸態窒素の濃度を検出する硝酸濃度検出手段として硝酸イオン濃度センサ２５と、貯留される被処理水の含有亜硝酸態窒素の濃度を検出する亜硝酸濃度検出手段としての亜硝酸イオン濃度センサ２６と、貯留される被処理水の含有アンモニア態窒素の濃度を検出するアンモニア濃度検出手段としてのアンモニウムイオン濃度センサ２７と、貯留される被処理水の含有リン酸イオンの濃度を検出するリン酸濃度検出手段としてのリン酸イオン濃度センサ２８が設けられている。更にまた、この処理槽２内には、貯留される被処理水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２９が設けられている。同じく処理槽２内には、貯留される被処理水のｐＨを検出するｐＨセンサ３０が設けられている。
【００３５】
また、この処理槽２には、排水電磁弁１８（各排水処理装置１Ａ乃至１Ｃに対応した場合排水電磁弁１８Ａ乃至１８Ｃ）を介して配管１９が接続されており、これにより、処理槽２内の被処理水が外部に排出可能とされている。
【００３６】
ここで、図５を参照して排水処理装置１の制御装置としての水処理部１６について説明する。水処理部１６は、電解制御部１７及び計測部３２とから構成されている。電解制御部１７は、前記排水処理システムＳの中央制御部１５と送受信可能に接続されており、内部に時限手段としてのタイマ３４を備えている。また、この電解制御部１７の入力側には、計測部３２が接続されている。電解制御部１７の出力側には、前記電極５、６に通電を行うための電源７と、極間距離制御部２１と、浸漬量制御部２３、電磁弁１８及びｐＨ調整手段３３が接続されている。ここで、ｐＨ調整手段３３とは、被処理水のｐＨを調整するための薬剤を添加する手段であるものとする。
【００３７】
また、前記計測部３２の入力側には、硝酸イオン濃度センサ２５と、亜硝酸イオン濃度センサ２６と、アンモニウムイオン濃度センサ２７と、リン酸イオン濃度センサ２８と、導電率センサ２９と、ｐＨセンサ３０が接続されており、出力側には、電解制御部１７が接続されている。
【００３８】
以上の構成により、本実施例の排水処理システムＳの排水処理について説明する。まず、貯留槽１０内に予め貯留された被処理水の水量を水量計１１により検出する。ここで、検出された被処理水の水量が少ない場合、即ち、１台の排水処理装置１Ａにて処理可能な水量である場合には、中央制御部１５は、ポンプ１３Ａのみを運転し、且つ、電磁弁１４Ａのみを開放し、排水処理装置１Ａのみに被処理水を搬送する。また、検出された被処理水の水量が多い場合、即ち、１台の排水処理装置１Ａのみでは処理ができない水量である場合には、係る水量に応じて各ポンプ１３Ａ乃至１３Ｃを運転し、且つ、各電磁弁１４Ａ乃至１４Ｃを開放し、排水処理装置１Ａ乃至１Ｃに被処理水を搬送する。そして、被処理水の搬送終了後は、中央制御部１５は、各ポンプ１３Ａ乃至１３Ｃの運転を停止し、且つ、各電磁弁１４Ａ乃至１４Ｃを閉鎖するものとする。
【００３９】
尚、本実施例では、３台の排水処理装置１を設けた排水処理システムＳとして説明しているが、２台若しくは、４台以上の排水処理装置１を設けても良いものとする。
【００４０】
その後、中央制御部１５は、各排水処理装置１Ａ乃至１Ｃに設けられた水処理部１６Ａ乃至１６Ｂに排水処理開始の信号を送信する。またこのとき、中央制御部１５は、予め排水処理システムＳに設けられた前記コントロールパネル３１により入力された電解条件をも各水処理部１６Ａ乃至１６Ｂに送信するものとする。
【００４１】
次に、排水処理装置１に搬送された被処理水の排水処理について説明する。尚、ここでは、一台の排水処理装置１に被処理水が搬送された場合について説明する。排水処理装置１に搬送された被処理水は処理槽２内の処理室４に貯留される。そして、上述の如く中央制御部１５から排水処理開始信号を受信した電解制御部１７は、先ず初めに、計測部３２に接続された各濃度センサ２５乃至２８の出力に基づき、本実施例では、被処理水中の硝酸イオン、亜硝酸イオン、アンモニウムイオン及びリン酸イオンの濃度がそれぞれ各所定の値（排水規定値）よりも高い値であるかを検出する。
【００４２】
ここで、各濃度センサ２５乃至２８が検出したイオン濃度が硝酸イオン、亜硝酸イオン、アンモニウムイオン及びリン酸イオンのすべての処理対象物質が前記排水規定値よりも低い場合には、この状態のまま、被処理水を環境に排出しても環境に負荷を与えないものと判断し、電解制御部１７は、電磁弁１８を開放し、被処理水を外部に排出するものとする。
【００４３】
他方、各濃度センサ２５乃至２８が検出したイオン濃度が硝酸イオン、亜硝酸イオン及びアンモニウムイオンの何れか一つが前記排水規定値よりも高い場合には、電解制御部１７は、計測部３２に接続されたｐＨセンサ３０により被処理水のｐＨを検出する。このとき、電解制御部１７は、検出された被処理水のｐＨが８以下であって、電極６を構成する鉄が溶出しない、若しくは、溶出し難いｐＨとして、例えば５以上であるか否かを判断する。ここで、検出されたｐＨが８よりも高い場合には、ｐＨ調整手段３３により、被処理水に酸性薬剤を添加する。また、検出されたｐＨが５より低い場合には、ｐＨ調整手段３３により、被処理水中にアルカリ性薬剤を添加する。これにより、被処理水は、窒素化合物の処理に適したｐＨに調整される。
【００４４】
その後、電解制御部１７は、一旦電極５、６間に通電を行い、電解制御部１７は、被処理水の導電率を導電率センサ２９により検出し、当該被処理水の導電率が所定の値（電解限界導電率）よりも高いか低いかを判断する。尚、この電解限界導電率とは、電極５、６自体、或いは被処理水が電解効率に支障を来す程度に発熱を生じる被処理水の導電率であるものとする。
【００４５】
ここで、前記導電率が電解限界導電率よりも高い場合には、係る導電率に対応して、電解制御部１７は、極間距離制御部２１に各電極５、６の極間距離を拡張する信号を送信する。尚、このとき、予め、電解制御部１７は、被処理水が発熱を生じない電極５、６間距離をデータとして保持しており、これに基づき、極間距離制御部２１を制御するものとする。尚、係る実施例において、電解制御部１７は、電極５、６への印加電流を監視している定電圧制御であるものとする。
【００４６】
これにより、当該極間距離制御部２１は、極間距離調整部材２０を伸張させ、各電極５、６の極間を拡張させる。これにより、被処理水中における各電極５、６間の電気抵抗を増大させ、電流密度を減少させることができ、被処理水の発熱を低減させることができるようになる。
【００４７】
尚、電解制御部１７は、浸漬量制御部２３に各電極５、６の浸漬量を減少させる信号を送信しても良い。かかる場合には、当該浸漬量制御部２３は、浸漬量調整部材２２を縮退させ、各電極５、６の浸漬面積を減少させる。尚、かかる場合には、浸漬量調整部材２２がパンタグラフ状に形成されていることから、当該浸漬量調整部材２２を縮退させることにより、電極５、６間の極間も拡張されることとなる。これによっても、被処理水中における各電極５、６間の電気抵抗を増大させ、電流密度を減少させることができる。
【００４８】
これにより、被処理水の導電率が、電極５、６自体に著しい発熱を来す程に上昇する以前に、電極５、６間の距離を拡張若しくは、電極５、６の被処理水への浸漬量を減少させることにより、電流密度を減少させることができるようになる。そのため、被処理水が異常に加熱され、蒸発することを未然に回避することができ、電極５、６及び被処理水の発熱による危険性を防止することができるようになる。また、被処理水の電気化学的手法による処理は継続して行うことができるようになる。
【００４９】
上述の如く被処理水への通電電流が限界電流より低くなるように、電極５、６間の距離若しくは、浸漬量が調整された後、電解制御部１７は、電源７をＯＮとし、電極５に正電位を印加する。これにより、電極５はアノードとなり、電極６はカソードとなる（窒素処理ステップ。）。尚、係る実施例において、各電極５、６間に印加される電圧は、電極５、６に印加可能とする最大の印加電圧であるものとする。係る電位の印加により、カソードを構成する電極６側では、アノードを構成する電極５側において生成された電子が供給され、被処理水中に含まれる硝酸態窒素としての硝酸イオンが亜硝酸イオンに還元される（反応Ａ）。更に、亜硝酸イオンに還元された硝酸態窒素は、カソードを構成する電極６側において、電子が供給され、アンモニア（アンモニウムイオン）まで還元される（反応Ｂ）。以下に、反応Ａ及び反応Ｂを示す。
反応Ａ　ＮＯ_３ ⁻＋Ｈ_２Ｏ＋２ｅ⁻→ＮＯ_２ ⁻＋２ＯＨ⁻
反応Ｂ　ＮＯ_２ ⁻＋５Ｈ_２Ｏ＋６ｅ⁻→ＮＨ_３（ａｑ）＋７ＯＨ⁻
【００５０】
一方、本実施例では、アノードを構成する電極５は、電気化学的手法により次亜ハロゲン酸又はオゾン若しくは活性酸素を発生する白金・イリジウムにより構成されているため、電極５側では、被処理水中に含有されるハロゲン化物イオンとしての塩化物イオンが電子を放出して塩素を生成する。そして、この塩素は水に溶解して次亜塩素酸を生成する。このとき、同時にオゾン、若しくは、活性酸素も生成される。尚、本実施例では、被処理水中に塩化物イオンが含有されているため、次亜塩素酸が生成されているが、これ以外に他のハロゲン化物イオンが被処理水中に含有されている場合には、次亜フッ素酸や次亜臭素酸などの他の次亜ハロゲン酸が生成されても同様の効果を奏するものとする。
【００５１】
ここで、被処理水中に含まれる塩化物イオン濃度が低い場合には、被処理水中に、例えば塩化物イオンや、ヨウ化物イオンや、臭化物イオンなどのハロゲンイオンや、これらハロゲンイオンを含む化合物、例えば、塩化ナトリウムや塩化カリウムなどを添加してもよい。即ち、被処理水の塩化ナトリウムの塩化物イオンを例えば１０ｐｐｍ以上４００００ｐｐｍ以下とする。
【００５２】
このような被処理水中に本来含まれる塩化物イオンや上述の如く添加した塩化ナトリウムは、アノードを構成する電極５において酸化され、塩素を生成し（反応Ｃ。塩化ナトリウムの場合で示す）、生成された塩素は、被処理水中で水と反応し、次亜塩素酸を生成する（反応Ｄ）。そして、生成された次亜塩素酸は、上述の反応Ｂで被処理水中に生成されたアンモニア（アンモニウムイオン）と反応し、複数の化学変化を経た後、窒素ガスに変換される（反応Ｅ）。以下、反応Ｃ乃至反応Ｅを示す。

【００５３】
また、被処理水中のアンモニア（アンモニウムイオン）は、アノードを構成する電極５側で発生するオゾン、若しくは、活性酸素と反応Ｆに示す如く反応し、これによっても窒素ガスに脱窒処理される。
反応Ｆ　２ＮＨ_３（ａｑ）＋３（Ｏ）→Ｎ_２↑＋３Ｈ_２Ｏ
【００５４】
そして、電解制御部１７は、この窒素処理ステップにおいて、常に計測部３２に接続された各濃度センサ２５乃至３８により硝酸態窒素としての硝酸イオン濃度、亜硝酸態窒素としての亜硝酸イオン濃度、アンモニア態窒素としてのアンモニウムイオン濃度を監視し、何れの濃度も所定の値、即ち、排水規定値よりも低い値となった際に、電解制御部１７は、被処理水中に含有される硝酸態窒素、亜硝酸態窒素、アンモニア態窒素等の窒素化合物の脱窒処理が終了したものとみなす。
【００５５】
これにより、被処理水中に含有される硝酸態窒素、アンモニア態窒素等の窒素化合物の窒素成分を、必要以上の電解処理を行うことなく、効率的に除去することができ、被処理水中の窒素化合物の処理能力が向上される。
【００５６】
ここで、電解制御部１７は、計測部３２に接続されたリン酸イオン濃度センサ２８により、被処理水中のリン酸イオン濃度を検出し、当該リン酸イオン濃度が排水規定値よりも高いか低いかを判断する。このとき、被処理水中のリン酸イオン濃度が排水規定値よりも低い場合には、この状態のまま、被処理水を環境に排出しても環境に負荷を与えないものと判断し、電解制御部１７は、電磁弁１８を開放し、被処理水を外部に排出するものとする。
【００５７】
他方、被処理水中のリン酸イオン濃度が排水規定値よりも高い場合には、各電極５、６に印加する電位の極性を切り換え、リン処理ステップを実行する。尚、極性切り換え後も被処理水中では上記窒素処理反応が継続している。
【００５８】
そして、上記リン処理ステップでは、電解制御部１７により各電極５、６に印加する電位の極性が切り換えられることから、電極５はカソード、電極６はアノードを構成することになる。これにより、被処理水は電気化学的手法としての電解処理が行われ、アノードを構成する電極６は、上述の如き導電体にて構成されていることから、電極６より鉄（ＩＩ）イオンが被処理水中に溶出して、被処理水中において鉄（ＩＩＩ）イオンにまで酸化される。
【００５９】
生成された鉄（ＩＩＩ）イオンは、反応Ｇに示す如く脱リン反応により、被処理水中のリン酸イオンと凝集沈殿し、水に難溶性のリン酸鉄を生成する。
反応Ｇ　Ｆｅ^３＋＋ＰＯ_４ ^３−→ＦｅＰＯ_４↓
これにより、被処理水中に含有されたリン化合物としてのリン酸イオンをリン酸鉄として沈殿処理することができる。
【００６０】
また、電子の供給のために被処理水中に鉄（ＩＩ）イオンの状態で溶出し、電極上或いは被処理水中で酸化された鉄（ＩＩＩ）イオンの一部は、この場合にカソードを構成する電極５側において、再度電子が供給され、鉄（ＩＩ）イオンに還元されて再びアノードを構成する電極６側において酸化される。
【００６１】
尚、鉄（ＩＩ）イオンを含有した被処理水を電解することにより、被処理水中に含有される硝酸イオンをアンモニウムイオンにまで還元処理する技術については、既に、１９９９年３月１６日から３月１８日に渡って開催された第３３回日本水環境学会において配布された日本水環境学会年会講演集の「電気化学反応を用いた無機窒素化合物処理技術の開発」において開示されている。
【００６２】
また、前記窒素処理ステップにおいてカソードを構成する電極６の表面に成長するスケール（ＣａＣＯ_３、Ｍｇ（ＯＨ）_２等）は、このリン処理ステップで電極６がアノードとなることにより表面から落とされる。これにより、電極６の電解性能を高く維持できるようになる。
【００６３】
そして、電解制御部１７は、このリン処理ステップにおいて、常に計測部３２に接続されたリン酸イオン濃度センサ２８によりリン酸イオン濃度を監視し、排水規定値よりも低い値となった際に、電解制御部１７は、被処理水中に含有されるリン酸化合物等のリン化合物の脱リン処理が終了したものとみなす。その後、電解制御部１７は、被処理水を環境に排出しても環境に負荷を与えないものとして、電磁弁１８を開放し、被処理水を外部に排出するものとする。
【００６４】
被処理水中に含有される硝酸態窒素の濃度、亜硝酸態窒素の濃度、アンモニア態窒素の濃度、リン酸イオンの濃度の何れかの濃度に基づいて、電極への通電を停止し、電気化学的手法による処理を終了することができるようになる。
【００６５】
これにより、被処理水を環境に負荷のかからない状態で環境に排出することができるようになり、効果的に排水処理を行うことができるようになる。また、被処理水中の処理対象となる物質の処理が終了しているのにも係わらず、電極５、６間に通電する不都合を解消することができ、効率的に排水処理を行うことができるようになる。
【００６６】
尚、本実施例では、処理対象となる被処理水中の硝酸態窒素、亜硝酸態窒素、アンモニア態窒素及びリン酸イオンすべてに対し、濃度の検出を行い、各窒素処理ステップの終了、若しくは、リン処理ステップの終了の基準としているが、これ以外に、処理対象となる上記何れかの物質についてのみ濃度検出を行い、排水処理の終了の基準としても同様の効果を奏する。
【００６７】
尚、本実施例では、電解制御部１７による電圧を調整することにより、被処理水中の導電率の調整を行っているが、これ以外に、定電流制御することによっても、被処理水の導電率に対応して電極間距離若しくは、電極５、６の浸漬量を調整しても同様の効果を奏するものとする。
【００６８】
また、本実施例では、上記被処理水の導電率に基づく電極間距離若しくは、電極５、６の浸漬量の調整は、窒素処理ステップの開始前に行われているが、これ以外に、窒素処理ステップ中及びリン処理ステップ中に上記電極間距離若しくは、電極５、６の浸漬量の調整を行っても良いものとする。
【００６９】
また、上記において、パンタグラフ状に形成された極間距離調整部材２０及び浸漬量調整部材２２は、電解制御部１７により、上述の如き制御を行っているが、これ以外に、これら極間距離調整部材２０及び浸漬量調整部材２２を形状記憶合金により構成し、水温変化に対応して自動的に極間距離が調整できるようにしても良いものとする。
【００７０】
また、本発明によれば、上述した如く、貯留槽１０内の被処理水を水量に応じて排水処理を行う排水処理装置１の台数を変更しているため、被処理水の水量に応じた排水処理を行いことができるようになる。これにより、少量であってもまた、比較的多くの量の被処理水であっても処理時間に影響を与えることなく、効率的に被処理水の処理を行うことができるようになる。
【００７１】
尚、上記以外に、請求項１の発明の如く被処理水の窒素処理ステップの終了の基準及びリン処理ステップの終了の基準は、被処理水中の含有硝酸態窒素濃度、含有亜硝酸態窒素濃度、含有アンモニア態窒素濃度及び含有リン酸イオン濃度、または、何れかの濃度によって判断することなく、電解制御部１７に予め内蔵されたタイマ３４によって判断しても良いものとする。
【００７２】
また、上記以外に、導電率センサ２９の出力に基づく電極５、６間の距離、若しくは、電極５、６の被処理水への浸漬量を制御を行わない場合であっても請求項２の発明を実現できるものとする。
【００７３】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明によれば、電気化学的手法により被処理水中の窒素化合物、及び／又は、リン化合物を処理する排水処理装置において、被処理水に少なくとも一部が浸漬され、電気化学的手法により当該被処理水を処理するための少なくとも一対の電極と、被処理水の導電率を検出する導電率検出手段と、該導電率検出手段の出力に基づき、電極間の距離、若しくは、当該電極の被処理水への浸漬量を制御する制御手段とを備えるので、被処理水の導電率に基づき、電極間の距離若しくは、電極の被処理水への浸漬量を制御することができるようになる。
【００７４】
これにより、電極への印加電圧が電気化学的手法により被処理水を処理することができないほどに印加電圧を調整した場合であっても被処理水の導電率が高い場合に、被処理水の処理電解電流が、電極自体或いは被処理水に著しい発熱を来す程に上昇する以前に、電極間の距離を拡張若しくは、電極の被処理水への浸漬量を減少させることにより、電流密度を減少させることができるようになる。そのため、被処理水が異常に加熱され、蒸発することを未然に回避することができ、電極及び被処理水の発熱による危険性を防止することができるようになる。また、かかる場合においても、被処理水の電気化学的手法による処理は継続して行うことができ、処理効率を向上させることができるようになる。
【００７５】
請求項２の発明によれば、電気化学的手法により被処理水中の窒素化合物、及び／又は、リン化合物を処理する排水処理装置において、被処理水に少なくとも一部が浸漬され、電気化学的手法により当該被処理水を処理するための少なくとも一対の電極と、被処理水の含有硝酸態窒素の濃度を検出する硝酸濃度検出手段、前記被処理水の含有亜硝酸態窒素の濃度を検出する亜硝酸濃度検出手段、被処理水の含有アンモニア態窒素の濃度を検出するアンモニア濃度検出手段、被処理水の含有リン酸イオンの濃度を検出するリン酸濃度検出手段のうちの少なくとも一つの濃度検出手段と、該濃度検出手段の出力に基づき、電極への通電を制御する制御手段とを備えるので、被処理水中に含有される硝酸態窒素の濃度、亜硝酸態窒素の濃度、アンモニア態窒素の濃度、リン酸イオンの濃度の何れかの濃度に基づいて、電極への通電を停止し、電気化学的手法による処理を終了することができるようになる。
【００７６】
これにより、被処理水を環境に負荷のかからない状態で環境に排出することができるようになり、効果的に排水処理を行うことができるようになる。また、被処理水中の処理対象となる物質の処理が終了しているのにも係わらず、電極間に通電する不都合を解消することができ、効率的に排水処理を行うことができるようになる。
【００７７】
請求項３の発明によれば、電気化学的手法により被処理水中の窒素化合物、及び／又は、リン化合物を処理する排水処理装置において、被処理水に少なくとも一部が浸漬され、電気化学的手法により当該被処理水を処理するための少なくとも一対の電極と、被処理水の含有硝酸態窒素の濃度を検出する硝酸濃度検出手段、被処理水の含有亜硝酸態窒素の濃度を検出する亜硝酸濃度検出手段、被処理水の含有アンモニア態窒素の濃度を検出するアンモニア濃度検出手段、被処理水の含有リン酸イオンの濃度を検出するリン酸濃度検出手段のうちの少なくとも一つの濃度検出手段と、被処理水の導電率を検出する導電率検出手段と、制御手段とを備え、該制御手段は、濃度検出手段の出力に基づき、電極への通電を制御するので、被処理水中に含有される硝酸態窒素の濃度、亜硝酸態窒素の濃度、アンモニア態窒素の濃度、リン酸イオンの濃度の何れかの濃度に基づいて、電極への通電を停止し、電気化学的手法による処理を終了することができるようになる。
【００７８】
これにより、被処理水を環境に負荷のかからない状態で環境に排出することができるようになり、効果的に排水処理を行うことができるようになる。また、被処理水中の処理対象となる物質の処理が終了しているのにも係わらず、電極間に通電する不都合を解消することができ、効率的に排水処理を行うことができるようになる。
【００７９】
またこれに加えて、制御装置は、導電率検出手段の出力に基づき、電極間の距離、若しくは、当該電極の被処理水への浸漬量を制御するので、電極への印加電圧が電気化学的手法により被処理水を処理することができないほどに印加電圧を調整した場合であっても被処理水の導電率が高い場合に、被処理水の処理電解電流が、電極自体或いは被処理水に著しい発熱を来す程に上昇する以前に、電極間の距離を拡張若しくは、電極の被処理水への浸漬量を減少させることにより、電流密度を減少させることができるようになる。そのため、被処理水が異常に加熱され、蒸発することを未然に回避することができ、電極及び被処理水の発熱による危険性を防止することができるようになる。また、かかる場合においても、被処理水の電気化学的手法による処理は継続して行うことができ、処理効率を向上させることができるようになる。
【００８０】
請求項４の発明によれば、請求項１、請求項２又は請求項３の発明の排水処理装置を複数備え、被処理水の量に応じて各排水処理装置の動作を制御するので、被処理水の量が少量であっても、大量であっても、効率的に被処理水を処理することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の排水処理システムの概要を示す説明図である。
【図２】排水処理装置の中央制御部の電気ブロック図である。
【図３】極間距離調整部材を示す図である。
【図４】浸漬量調整部材を示す図である。
【図５】水処理部の電気ブロック図である。
【符号の説明】
Ｓ　排水処理システム
１、（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）　排水処理装置
２　処理槽
３　流出口
４　排水処理室
５、６　電極
１０　貯留槽
１１　水量計
１２、１９　配管
１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ　ポンプ
１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１８（１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ）　電磁弁
１５　中央制御部
１６（１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ）　水処理部
１７　電解制御部
２０　極間距離調整部材
２１　極間距離制御部
２２　浸漬量調整部材
２３　浸漬量制御部
２５　硝酸イオン濃度センサ
２６　亜硝酸イオン濃度センサ
２７　アンモニウムイオン濃度センサ
２８　リン酸イオン濃度センサ
２９　導電率センサ
３０　ｐＨセンサ
３１　コントロールパネル
３２　計測部
３３　ｐＨ調整手段
３４　タイマ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a wastewater treatment device and a wastewater treatment system for treating nitrogen compounds and / or phosphorus compounds in water to be treated by an electrochemical method.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in closed water areas such as lakes and marshes, inner bays, etc., abnormal occurrence of red tide and blue-green algae, which are considered to be caused by influx of nutrients such as nitrogen and phosphorus in domestic wastewater and industrial wastewater, has become a major social problem. For this reason, wastewater treatment by the activated sludge method is performed for large-scale intensive pollution sources under administrative guidance. Regarding the water quality standards for drainage into closed water bodies, there are regulations for large-scale business establishments with daily wastewater volumes of 50 tons or more. Until now, this emission regulation was only COD (chemical oxygen demand). . Nitrogen has remained at the general emission standard of 120 mg / l in total nitrogen content, but it is now being studied to reduce the total nitrogen content to 1/10 of the current level.
[0003]
However, general small-scale domestic wastewater often treats only BOD (biochemical oxygen demand), and at present, nitrogen components such as nitrate are not treated. In the European region, contamination of groundwater caused by water-soluble nitrate penetrating into soil from chemical fertilizers and livestock excrement has become a serious problem. It is known that human consumption of contaminated water causes neuropathy, cancer, and methemoglobinemia in infants. In view of the above, early development of a high-performance nitrate nitrogen removal method is desired.
[0004]
Therefore, biological treatment with nitrifying bacteria and denitrifying bacteria under anaerobic conditions is generally used for conventional nitrate nitrogen removal. Most of these nitrifying and denitrifying bacteria are heterotrophic bacteria and require organic matter for growth. Therefore, when treating wastewater that does not contain much organic matter such as inorganic wastewater, it is indispensable not only to add methanol or the like as a hydrogen donor, but also to install an anaerobic purification tank. For this reason, the installation location and cost are problematic. In addition, there is also a problem that biological treatment is easily affected by harmful components contained in temperature and wastewater.
[0005]
Other than biological methods, there are physicochemical methods such as an ion exchange method, a membrane separation method, and a catalytic method, but there remains a problem in economical efficiency. On the other hand, the wastewater treatment by the electrolytic method is simple in operation, has a large treatment capacity with respect to the size of the apparatus, and can treat wastewater without a BOD source.
[0006]
Further, as a study on nitrogen removal by a conventional electrolytic method, there is a method in which an electric current is applied to treated water to oxidize or reduce or decompose ammonia, nitrite nitrogen, and nitrate nitrogen to nitrogen gas (for example, , Patent Document 1). In this case, in the conventional electrolysis of the water to be treated, a noble metal material such as platinum is used for the anode.
[0007]
Then, when an electric current is passed through the water to be treated, ammonia nitrogen is oxidized at the anode by active oxygen or hypochlorous acid, and the nitrogen compound is converted into nitrogen gas, thereby treating the nitrogen compound.
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-54-16844
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
[0010]
However, in a conventional electrolytic wastewater treatment apparatus, a large amount of conductive substances contained in the water to be treated besides the nitrate nitrogen, nitrite nitrogen, ammonium nitrogen and phosphate ions to be treated in the water to be treated. In such a case, there is a problem that a high current flows between the electrodes for electrolyzing the water to be treated, the electrodes generate heat, and the water to be treated is also heated.
[0011]
In that case, by lowering the voltage applied between the electrodes, it is conceivable to reduce the electric current flowing between the electrodes, and in turn, the conductivity of the water to be treated, to avoid heat generation. There is a problem that the applied voltage cannot be reduced and the conductivity cannot be reduced effectively. In such a case, if the electrolytic treatment is continued, the water to be treated evaporates, so that the concentration of the conductive substance in the treated water increases. Heat is further increased, and there is a problem with danger.
[0012]
Therefore, the present invention has been made in order to solve the conventional technical problem, and even when the current density between the electrodes is relatively high, it is possible to safely continue the wastewater treatment. It is an object of the present invention to provide a wastewater treatment device that can be used.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The wastewater treatment apparatus according to the first aspect of the present invention treats a nitrogen compound and / or a phosphorus compound in the water to be treated by an electrochemical method, and at least a part of the wastewater is immersed in the water to be treated. At least a pair of electrodes for treating the water to be treated by a technical method, a conductivity detecting means for detecting the conductivity of the water to be treated, and the distance between the electrodes based on the output of the conductivity detecting means, or Control means for controlling the amount of the electrode immersed in the water to be treated.
[0014]
According to the invention of claim 1, in a wastewater treatment apparatus for treating a nitrogen compound and / or a phosphorus compound in water to be treated by an electrochemical method, at least a part is immersed in the water to be treated, At least a pair of electrodes for treating the water to be treated, conductivity detecting means for detecting the conductivity of the water to be treated, and the distance between the electrodes based on the output of the conductivity detecting means, or the electrode Control means for controlling the amount of immersion in the water to be treated, so that the distance between the electrodes or the amount of immersion of the electrodes in the water to be treated can be controlled based on the conductivity of the water to be treated. Become.
[0015]
Thereby, even if the voltage applied to the electrode is adjusted so that the water to be treated cannot be treated by the electrochemical method, the conductivity of the water to be treated is high when the conductivity of the water to be treated is high. Before the treatment electrolytic current rises to such an extent that the electrode itself or the water to be treated generates significant heat, the current density can be increased by increasing the distance between the electrodes or reducing the amount of immersion of the electrodes in the water to be treated. It can be reduced. Therefore, the water to be treated can be prevented from being abnormally heated and evaporated, and the danger due to heat generation of the electrode and the water to be treated can be prevented. Also in such a case, the treatment of the to-be-treated water by the electrochemical method can be continuously performed, and the treatment efficiency can be improved.
[0016]
The wastewater treatment apparatus according to the second aspect of the present invention treats a nitrogen compound and / or a phosphorus compound in the water to be treated by an electrochemical method. At least one pair of electrodes for treating the water to be treated by a conventional method, a nitric acid concentration detecting means for detecting the concentration of the nitrate nitrogen contained in the water to be treated, and detecting the concentration of the nitrite nitrogen contained in the water to be treated Concentration of at least one of nitrite concentration detecting means, ammonia concentration detecting means for detecting the concentration of ammonia nitrogen contained in the water to be treated, and phosphoric acid concentration detecting means for detecting the concentration of phosphate ions contained in the water to be treated It is characterized by comprising a detecting means and a control means for controlling the energization of the electrode based on the output of the concentration detecting means.
[0017]
According to the invention of claim 2, in a wastewater treatment apparatus for treating a nitrogen compound and / or a phosphorus compound in the water to be treated by an electrochemical method, at least a part is immersed in the water to be treated, At least one pair of electrodes for treating the water to be treated, a nitric acid concentration detecting means for detecting the concentration of nitrate nitrogen contained in the water to be treated, and a nitrate concentration detecting means for detecting the concentration of nitrite nitrogen contained in the water to be treated. At least one of nitric acid concentration detecting means, ammonia concentration detecting means for detecting the concentration of ammonia nitrogen contained in the water to be treated, and phosphoric acid concentration detecting means for detecting the concentration of phosphate ions contained in the water to be treated And a control means for controlling the energization of the electrode based on the output of the concentration detection means, so that the concentration of nitrate nitrogen, the concentration of nitrite nitrogen, The concentration of A nitrogen, based on the concentration of either the concentration of phosphate ions, and stops energizing the electrodes, it is possible to terminate the treatment by electrochemical technique.
[0018]
As a result, the water to be treated can be discharged to the environment without imposing a load on the environment, and the wastewater treatment can be performed effectively. Further, despite the fact that the processing of the substance to be treated in the water to be treated has been completed, it is possible to eliminate the inconvenience of energizing between the electrodes, and it is possible to efficiently perform the wastewater treatment. .
[0019]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a wastewater treatment apparatus for treating a nitrogen compound and / or a phosphorus compound in water to be treated by an electrochemical method. At least a pair of electrodes for treating the water to be treated by a conventional method, a nitric acid concentration detecting means for detecting the concentration of the nitrate nitrogen contained in the water to be treated, and detecting the concentration of the nitrite nitrogen contained in the water to be treated At least one of nitrite concentration detection means, ammonia concentration detection means for detecting the concentration of ammonia nitrogen contained in the water to be treated, and phosphate concentration detection means for detecting the concentration of phosphate ions contained in the water to be treated Means, conductivity detection means for detecting the conductivity of the water to be treated, and control means. The control means controls the power supply to the electrodes based on the output of the concentration detection means, and controls the conductivity detection. Based on the output, the distance between the electrodes, or, and controlling the immersion amount of the water to be treated of the electrode.
[0020]
According to the third aspect of the present invention, in a wastewater treatment apparatus for treating a nitrogen compound and / or a phosphorus compound in water to be treated by an electrochemical method, at least a part of the wastewater is immersed in the water to be treated. At least one pair of electrodes for treating the water to be treated, nitric acid concentration detecting means for detecting the concentration of nitrate nitrogen contained in the water to be treated, and nitrite for detecting the concentration of nitrite nitrogen contained in the water to be treated Concentration detecting means, ammonia concentration detecting means for detecting the concentration of ammonia nitrogen contained in the water to be treated, and at least one concentration detecting means among phosphoric acid concentration detecting means for detecting the concentration of phosphate ions contained in the water to be treated; A conductivity detecting means for detecting the conductivity of the water to be treated, and a control means. The control means controls the energization of the electrodes based on the output of the concentration detecting means. Based on the concentration of nitrate nitrogen, nitrite nitrogen, ammonia nitrogen, or phosphate ion, the power supply to the electrode is stopped, and the electrochemical process is performed. Will be able to finish.
[0021]
As a result, the water to be treated can be discharged to the environment without imposing a load on the environment, and the wastewater treatment can be performed effectively. Further, despite the fact that the processing of the substance to be treated in the water to be treated has been completed, it is possible to eliminate the inconvenience of energizing between the electrodes, and it is possible to efficiently perform the wastewater treatment. .
[0022]
In addition to this, the control device controls the distance between the electrodes or the amount of the electrodes immersed in the water to be treated based on the output of the conductivity detection means. Even if the applied voltage is adjusted to such an extent that the water to be treated cannot be treated by the method, if the conductivity of the water to be treated is high, the electrolytic current for treating the water to be treated is reduced to the electrode itself or the water to be treated. The current density can be reduced by increasing the distance between the electrodes or decreasing the amount of immersion of the electrodes in the water to be treated before the temperature rises to a value that causes significant heat generation. Therefore, the water to be treated can be prevented from being abnormally heated and evaporated, and the danger due to heat generation of the electrode and the water to be treated can be prevented. Also in such a case, the treatment of the to-be-treated water by the electrochemical method can be continuously performed, and the treatment efficiency can be improved.
[0023]
A wastewater treatment system according to a fourth aspect of the present invention includes a plurality of the wastewater treatment devices according to the first, second, or third aspect, and controls the operation of each wastewater treatment device according to the amount of water to be treated. And
[0024]
According to the fourth aspect of the present invention, a plurality of the wastewater treatment apparatuses according to the first, second or third aspects of the invention are provided, and the operation of each wastewater treatment apparatus is controlled according to the amount of the water to be treated. Even if the amount of the treated water is small or large, the treated water can be treated efficiently.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of a wastewater treatment system S including a wastewater treatment device 1 of the present invention. The treated water treated by the wastewater treatment system S in the present embodiment is assumed to be domestic wastewater discharged from a general home or the like or industrial wastewater discharged from a factory or the like.
[0026]
The wastewater treatment system S includes a storage tank 10 for storing the water to be treated, and a plurality of, in this embodiment, three wastewater treatment apparatuses 1 for performing wastewater treatment (1A, 1B, and 1C, respectively). It consists of: The storage tank 10 is provided with a water meter 11 for detecting the amount of stored to-be-processed water, and is provided with a plurality of wastewater treatment apparatuses 1 installed downstream of the storage tank 10. A pipe 12 for distributing the water to be treated in 10 is connected.
[0027]
In this embodiment, the pipes 12 are distributed to 12A, 12B, and 12C corresponding to the respective wastewater treatment apparatuses 1, and the respective pipes 12A to 12C are provided with

pumps

13A, 13B as transporting means. 13C and

solenoid valves

14A, 14B and 14C are provided. The water meter 11, the pumps 13A to 13C, and the solenoid valves 14A to 14C are respectively connected to a central control unit 15, which will be described later in detail.
[0028]
Here, FIG. 2 shows a central control unit 15 as control means of the wastewater treatment system S. The central control unit 15 is constituted by a so-called general-purpose microcomputer. The control panel 31 and the water meter 11 are connected to the input side, and the pumps 13A to 13C are connected to the output side. The solenoid valves 14A to 14C are connected. Further, the central control unit 15 is connected to water treatment units 16A to 16C for controlling respective wastewater treatment devices 1A to 1C, which will be described in detail later, so that transmission and reception are possible. Thus, the pumps 13A to 13C, the solenoid valves 14A to 14C, and the water treatment units 16A to 16C are controlled based on the outputs of the control panel 31 and the water meter 11. The control panel 31 is provided in the wastewater treatment system S, and allows the user to arbitrarily set the electrolysis conditions of the wastewater treatment device 1.
[0029]
Next, the wastewater treatment device 1 will be described. Although each of the wastewater treatment devices is 1A to 1C, each of the wastewater treatment devices is the same, and therefore, is described here as the wastewater treatment device 1. As shown in FIG. 1, the wastewater treatment apparatus 1 includes a treatment tank 2 that constitutes a treatment chamber 4 having an inlet and an outlet 3 for wastewater (not shown), and at least a part of the water to be treated in the treatment chamber 4. It is composed of a pair of

electrodes

5 and 6 which are arranged so as to be immersed and a power source 7 for energizing the

electrodes

5 and 6.
[0030]
A plurality of pairs of

electrodes

5 and 6 are provided, and the

electrodes

5 and 6 are formed in a pantograph-like manner as shown in FIG. Twenty intersections are provided alternately. The inter-electrode distance adjusting member 20 is controlled to expand and contract by an inter-electrode distance control unit 21 connected to the electrolysis control unit 17 described later in detail.
[0031]
The

electrodes

5 and 6 are provided at the left and right ends of one end of an immersion amount adjusting member 22 as an immersion amount control means formed in a pantograph shape which is vertically expandable and contractable as shown in FIG. Have been. The immersion amount adjusting member 22 is controlled to expand and contract by an immersion amount control unit 23 connected to the electrolysis control unit 17 described in detail below.
[0032]
In the present embodiment, the electrode 6 may be made of, for example, iron that is formed by covering a conductive base material with a conductor containing Group VIII or Group VIII of the periodic table, or a conductor containing the same group or the same group. (Fe) or a conductor coated with iron. The electrode 5 is made of, for example, platinum (Pt) or platinum and iridium, which are conductors capable of generating hypohalous acid, ozone, or active oxygen by an electrochemical method, as an insoluble conductor. It is composed of a noble metal electrode such as a mixture of (Ir), or an insoluble conductor coated with the electrode.
[0033]
In this example, iron (Fe) was used as a conductor of Group VIII or Group VIII of the periodic table, or a conductor of the same group or a member of the same group coated on a conductive substrate. In addition, cobalt (Co), nickel (Ni), or the like may be used as long as the conductor includes Group VIII of the periodic table. The electrode 5 is formed of a noble metal electrode or an insoluble conductor coated with the electrode. In addition, when the halogen ion concentration in the water to be treated is low, hypohalous acid, ozone, or active Ferrite that does not generate oxygen, or a ceramic-based conductor, or a conductor coated with a ceramic-based conductor, or a carbon-based conductor, or a conductor coated with a carbon-based conductor, or stainless steel or stainless steel It may be a conductor coated with.
[0034]
In the treatment tank 2 of the wastewater treatment apparatus 1, a nitrate ion concentration sensor 25 as a nitrate concentration detecting means for detecting the concentration of nitrate nitrogen contained in the treated water to be stored, A nitrite ion concentration sensor 26 as a nitrite concentration detection means for detecting the concentration of nitrogen, and an ammonium ion concentration sensor 27 as an ammonia concentration detection means for detecting the concentration of ammonia nitrogen contained in the stored water to be treated. Further, a phosphate ion concentration sensor 28 is provided as a phosphate concentration detecting means for detecting the concentration of the phosphate ions contained in the stored water to be treated. Furthermore, a conductivity sensor 29 is provided in the processing tank 2 as conductivity detecting means for detecting the conductivity of the stored water to be treated. Similarly, in the treatment tank 2, a pH sensor 30 for detecting the pH of the stored water to be treated is provided.
[0035]
Further, a pipe 19 is connected to the treatment tank 2 through a drainage electromagnetic valve 18 (drainage electromagnetic valves 18A to 18C corresponding to each of the wastewater treatment apparatuses 1A to 1C). Can be discharged to the outside.
[0036]
Here, the water treatment section 16 as a control device of the wastewater treatment device 1 will be described with reference to FIG. The water treatment unit 16 includes an electrolysis control unit 17 and a measurement unit 32. The electrolysis control unit 17 is connected to the central control unit 15 of the wastewater treatment system S so as to be able to transmit and receive, and includes a timer 34 as a time limit unit inside. A measuring section 32 is connected to an input side of the electrolysis control section 17. The output side of the electrolysis controller 17 is connected to a power source 7 for supplying electricity to the

electrodes

5 and 6, a gap distance controller 21, an immersion amount controller 23, an electromagnetic valve 18, and a pH adjusting unit 33. ing. Here, the pH adjusting means 33 is means for adding a chemical for adjusting the pH of the water to be treated.
[0037]
On the input side of the measuring unit 32, a nitrate ion concentration sensor 25, a nitrite ion concentration sensor 26, an ammonium ion concentration sensor 27, a phosphate ion concentration sensor 28, a conductivity sensor 29, a pH sensor 30 is connected, and the electrolysis controller 17 is connected to the output side.
[0038]
With the above configuration, the wastewater treatment of the wastewater treatment system S of the present embodiment will be described. First, the amount of water to be treated previously stored in the storage tank 10 is detected by the water meter 11. Here, when the detected amount of water to be treated is small, that is, when the amount of water can be treated by one wastewater treatment device 1A, the central control unit 15 operates only the pump 13A, and Then, only the solenoid valve 14A is opened, and the water to be treated is conveyed only to the wastewater treatment device 1A. Further, when the detected amount of water to be treated is large, that is, when the amount of water cannot be treated by only one wastewater treatment device 1A, the pumps 13A to 13C are operated according to the amount of water, and Then, the electromagnetic valves 14A to 14C are opened, and the water to be treated is transported to the wastewater treatment devices 1A to 1C. After the completion of the transport of the water to be treated, the central control unit 15 stops the operations of the pumps 13A to 13C and closes the solenoid valves 14A to 14C.
[0039]
In this embodiment, the wastewater treatment system S provided with three wastewater treatment devices 1 is described, but two, four, or more wastewater treatment devices 1 may be provided.
[0040]
Thereafter, the central control unit 15 transmits a signal for starting wastewater treatment to the water treatment units 16A to 16B provided in the wastewater treatment devices 1A to 1C. At this time, the central control unit 15 also transmits the electrolysis conditions previously input by the control panel 31 provided in the wastewater treatment system S to each of the water treatment units 16A to 16B.
[0041]
Next, the wastewater treatment of the water to be treated conveyed to the wastewater treatment device 1 will be described. Here, the case where the water to be treated is transported to one wastewater treatment device 1 will be described. The water to be treated conveyed to the wastewater treatment device 1 is stored in the treatment chamber 4 in the treatment tank 2. Then, as described above, the electrolysis control unit 17 that has received the wastewater treatment start signal from the central control unit 15 firstly, based on the outputs of the concentration sensors 25 to 28 connected to the measurement unit 32, It is detected whether the concentrations of the nitrate ion, the nitrite ion, the ammonium ion and the phosphate ion in the water to be treated are higher than the respective predetermined values (the effluent regulation values).
[0042]
Here, if the ion concentration detected by each of the concentration sensors 25 to 28 is lower than the specified wastewater value for all the substances to be treated such as nitrate ion, nitrite ion, ammonium ion and phosphate ion, the state remains unchanged. Therefore, it is determined that even if the water to be treated is discharged to the environment, the load is not given to the environment, and the electrolysis control unit 17 opens the electromagnetic valve 18 to discharge the water to be treated to the outside.
[0043]
On the other hand, when the ion concentration detected by each of the concentration sensors 25 to 28 is higher than one of the specified values of the wastewater, the electrolysis control unit 17 connects to the measurement unit 32. The pH of the water to be treated is detected by the measured pH sensor 30. At this time, the electrolysis controller 17 determines whether or not the detected pH of the water to be treated is 8 or less and the iron constituting the electrode 6 is not eluted or hardly eluted, for example, is 5 or more. Judge. Here, when the detected pH is higher than 8, the pH adjusting means 33 adds an acidic agent to the water to be treated. If the detected pH is lower than 5, the pH adjusting means 33 adds an alkaline agent to the water to be treated. Thereby, the water to be treated is adjusted to a pH suitable for treating the nitrogen compound.
[0044]
Thereafter, the electrolysis control unit 17 once conducts electricity between the

electrodes

5 and 6, and the electrolysis control unit 17 detects the electric conductivity of the water to be treated by the electric conductivity sensor 29, and the electric conductivity of the water to be treated becomes a predetermined value. It is determined whether the value is higher or lower than the value (electrolytic limit conductivity). In addition, this electrolysis limit electric conductivity shall be the electric conductivity of the to-be-processed water which produces | generates heat to the extent that the

electrodes

5 and 6 itself or the to-be-processed water will interfere with electrolysis efficiency.
[0045]
Here, when the conductivity is higher than the electrolysis limit conductivity, the electrolysis controller 17 extends the inter-electrode distance between the

electrodes

5 and 6 to the inter-electrode distance controller 21 in accordance with the electric conductivity. To send a signal. At this time, the electrolysis control unit 17 previously holds, as data, the distance between the

electrodes

5 and 6 where the water to be treated does not generate heat, and controls the inter-electrode distance control unit 21 based on the data. I do. In this embodiment, it is assumed that the electrolysis control unit 17 is a constant voltage control that monitors a current applied to the

electrodes

5 and 6.
[0046]
As a result, the inter-electrode distance control unit 21 extends the inter-electrode distance adjustment member 20 to expand the inter-electrode distance between the

electrodes

5 and 6. Thus, the electric resistance between the

electrodes

5 and 6 in the water to be treated can be increased, the current density can be reduced, and the heat generation of the water to be treated can be reduced.
[0047]
In addition, the electrolysis control unit 17 may transmit a signal for reducing the immersion amount of each of the

electrodes

5 and 6 to the immersion amount control unit 23. In such a case, the immersion amount control unit 23 contracts the immersion amount adjustment member 22 to reduce the immersion area of each of the

electrodes

5 and 6. In such a case, since the immersion amount adjusting member 22 is formed in a pantograph shape, by contracting the immersion amount adjusting member 22, the gap between the

electrodes

5 and 6 is also expanded. . This also makes it possible to increase the electric resistance between the

electrodes

5 and 6 in the water to be treated and reduce the current density.
[0048]
As a result, before the conductivity of the water to be treated rises to such an extent that the

electrodes

5 and 6 generate significant heat, the distance between the

electrodes

5 and 6 is extended or the

electrodes

5 and 6 are supplied to the water to be treated. By reducing the amount of immersion, the current density can be reduced. Therefore, the water to be treated can be prevented from being abnormally heated and evaporated, and the danger due to the heat generated by the

electrodes

5, 6 and the water to be treated can be prevented. Further, the treatment of the water to be treated by the electrochemical method can be continuously performed.
[0049]
As described above, after the distance between the

electrodes

5 and 6 or the amount of immersion is adjusted so that the current flowing to the water to be treated is lower than the limit current, the electrolysis control unit 17 turns on the power supply 7 and Is applied with a positive potential. Thereby, the electrode 5 becomes an anode and the electrode 6 becomes a cathode (nitrogen treatment step). In this embodiment, the voltage applied between the

electrodes

5 and 6 is the maximum voltage that can be applied to the

electrodes

5 and 6. By the application of such a potential, electrons generated on the electrode 5 side constituting the anode are supplied to the electrode 6 constituting the cathode, and nitrate ions as nitrate nitrogen contained in the water to be treated are reduced to nitrite ions. (Reaction A). Further, the nitrate nitrogen reduced to nitrite ions is supplied with electrons on the electrode 6 side constituting the cathode, and is reduced to ammonia (ammonium ions) (reaction B). The reaction A and the reaction B are shown below.
Reaction A NO₃ ⁻+ H₂O + 2e⁻→ NO₂ ⁻+ 2OH⁻
Reaction B NO₂ ⁻+ 5H₂O + 6e⁻→ NH₃(Aq) + 7OH⁻
[0050]
On the other hand, in the present embodiment, the electrode 5 constituting the anode is formed of hypohalous acid or platinum / iridium which generates ozone or active oxygen by an electrochemical method. Chloride ions as halide ions contained in the compound emit electrons to generate chlorine. The chlorine is dissolved in water to generate hypochlorous acid. At this time, ozone or active oxygen is also generated at the same time. In this example, hypochlorite is generated because chloride ions are contained in the water to be treated.However, when other halide ions are contained in the water to be treated, The same effect is obtained even if other hypohalous acid such as hypofluoric acid or hypobromite is generated.
[0051]
Here, when the concentration of chloride ions contained in the water to be treated is low, for example, in the water to be treated, chloride ions, iodide ions, halide ions such as bromide ions, and compounds containing these halide ions, For example, sodium chloride or potassium chloride may be added. That is, the chloride ion of the sodium chloride in the water to be treated is, for example, 10 ppm or more and 40000 ppm or less.
[0052]
The chloride ions originally contained in the water to be treated and the sodium chloride added as described above are oxidized at the electrode 5 constituting the anode to produce chlorine (reaction C, which is shown in the case of sodium chloride). The chlorine thus reacted reacts with water in the water to be treated to produce hypochlorous acid (reaction D). Then, the generated hypochlorous acid reacts with ammonia (ammonium ion) generated in the water to be treated in the above-mentioned reaction B, undergoes a plurality of chemical changes, and is converted into nitrogen gas (reaction E). . Hereinafter, Reactions C to E are shown.

[0053]
Ammonia (ammonium ions) in the water to be treated reacts with ozone or active oxygen generated on the side of the electrode 5 constituting the anode as shown in Reaction F, and is thereby also denitrified into nitrogen gas.
Reaction F 2NH₃(Aq) +3 (O) → N₂↑ + 3H₂O
[0054]
Then, in this nitrogen treatment step, the electrolysis control unit 17 uses the concentration sensors 25 to 38 always connected to the measurement unit 32 to control the nitrate ion concentration as nitrate nitrogen, the nitrite ion concentration as nitrite nitrogen, The concentration of ammonium ions as nitrogen is monitored, and when any of the concentrations becomes a predetermined value, that is, a value lower than the specified value of the wastewater, the electrolysis control unit 17 determines the nitrate nitrogen contained in the water to be treated. It is considered that the denitrification of nitrogen compounds such as nitrite nitrogen and ammonia nitrogen has been completed.
[0055]
This makes it possible to efficiently remove nitrogen components of nitrogen compounds such as nitrate nitrogen and ammonia nitrogen contained in the water to be treated without performing unnecessary electrolytic treatment. Compound throughput is improved.
[0056]
Here, the electrolysis control unit 17 detects the phosphate ion concentration in the water to be treated with the phosphate ion concentration sensor 28 connected to the measuring unit 32, and the phosphate ion concentration is higher or lower than the specified wastewater value. Judge. At this time, if the phosphate ion concentration in the water to be treated is lower than the specified value of the wastewater, it is determined that discharging the water to the environment in this state does not impose a load on the environment. The unit 17 opens the electromagnetic valve 18 and discharges the water to be treated to the outside.
[0057]
On the other hand, when the phosphate ion concentration in the water to be treated is higher than the specified value of the waste water, the polarity of the potential applied to each of the

electrodes

5 and 6 is switched, and the phosphorus treatment step is performed. The nitrogen treatment reaction continues in the water to be treated even after the polarity switching.
[0058]
In the phosphorus treatment step, the polarity of the potential applied to each of the

electrodes

5 and 6 is switched by the electrolysis control unit 17, so that the electrode 5 constitutes a cathode and the electrode 6 constitutes an anode. As a result, the water to be treated is subjected to electrolytic treatment as an electrochemical method, and since the electrode 6 constituting the anode is formed of the above-described conductor, iron (II) ions are discharged from the electrode 6. It elutes into the water to be treated and is oxidized to iron (III) ions in the water to be treated.
[0059]
The generated iron (III) ion is coagulated and precipitated with phosphate ions in the water to be treated by a dephosphorization reaction as shown in Reaction G, and generates iron phosphate that is hardly soluble in water.
Reaction G Fe³⁺+ PO₄ ^3-→ FePO₄↓
Thereby, the phosphate ion as a phosphorus compound contained in the water to be treated can be precipitated as iron phosphate.
[0060]
In addition, iron (II) ions are eluted in the water to be treated in order to supply electrons, and a part of the iron (III) ions oxidized on the electrode or in the water to be treated constitutes a cathode in this case. Electrons are supplied again on the electrode 5 side, reduced to iron (II) ions, and oxidized again on the electrode 6 side constituting the anode.
[0061]
A technique for reducing nitrate ions contained in the water to be treated to ammonium ions by electrolyzing the water containing the iron (II) ions has already been disclosed since March 16, 1999. It is disclosed in "Development of Inorganic Nitrogen Compound Treatment Technology Using Electrochemical Reaction" in the 33rd Annual Meeting of the Japan Society on Water Environment distributed at the 33rd Annual Meeting of Japan Society on Water Environment held on March 18.
[0062]
The scale (CaCO 3) growing on the surface of the electrode 6 constituting the cathode in the nitrogen treatment step₃, Mg (OH)₂) Is dropped from the surface by the electrode 6 becoming an anode in this phosphorus treatment step. Thereby, the electrolysis performance of the electrode 6 can be maintained at a high level.
[0063]
Then, in this phosphorus treatment step, the electrolysis control unit 17 constantly monitors the phosphate ion concentration by the phosphate ion concentration sensor 28 connected to the measurement unit 32, and when the phosphate ion concentration becomes lower than the wastewater specified value, The electrolysis controller 17 regards that the phosphorus removal process of the phosphorus compound such as the phosphate compound contained in the water to be treated has been completed. Thereafter, the electrolysis controller 17 opens the electromagnetic valve 18 and discharges the water to be treated to the outside, assuming that there is no load on the environment even if the water to be treated is discharged to the environment.
[0064]
The power supply to the electrodes is stopped based on any one of the concentration of nitrate nitrogen, the concentration of nitrite nitrogen, the concentration of ammonia nitrogen, and the concentration of phosphate ion contained in the water to be treated, and the electrochemical Process can be terminated.
[0065]
As a result, the water to be treated can be discharged to the environment without imposing a load on the environment, and the wastewater treatment can be performed effectively. In addition, despite the fact that the processing of the substance to be treated in the water to be treated has been completed, the inconvenience of energizing between the

electrodes

5 and 6 can be eliminated, and the wastewater treatment can be performed efficiently. Become like
[0066]
In the present embodiment, the concentration is detected for all of the nitrate nitrogen, nitrite nitrogen, ammonium nitrogen and phosphate ions in the water to be treated, and the end of each nitrogen treatment step, or Although the criterion for terminating the phosphorus treatment step is used, the concentration detection is performed only on any of the above substances to be treated, and the same effect is obtained as the criterion for terminating the wastewater treatment.
[0067]
In the present embodiment, the conductivity of the water to be treated is adjusted by adjusting the voltage by the electrolysis control unit 17. However, the conductivity of the water to be treated is also controlled by controlling the constant current. Even if the distance between the electrodes or the immersion amount of the

electrodes

5 and 6 is adjusted in accordance with the ratio, the same effect is obtained.
[0068]
In the present embodiment, the adjustment of the distance between the electrodes or the immersion amount of the

electrodes

5 and 6 based on the conductivity of the water to be treated is performed before the start of the nitrogen treatment step. The adjustment of the distance between the electrodes or the immersion amount of the

electrodes

5 and 6 may be performed during the treatment step and the phosphorus treatment step.
[0069]
Further, in the above, the interelectrode distance adjusting member 20 and the immersion amount adjusting member 22 formed in a pantograph shape are controlled by the electrolysis controller 17 as described above. The member 20 and the immersion amount adjusting member 22 may be made of a shape memory alloy so that the distance between the electrodes can be automatically adjusted in response to a change in water temperature.
[0070]
Further, according to the present invention, as described above, the number of the wastewater treatment apparatuses 1 that perform the wastewater treatment of the water to be treated in the storage tank 10 according to the amount of water is changed, and thus the number of the wastewater treatment apparatuses 1 is changed according to the amount of the water to be treated. Wastewater treatment can be performed. Thus, even if the amount of the water to be treated is small or relatively large, the water to be treated can be efficiently treated without affecting the treatment time.
[0071]
In addition to the above, the criterion for terminating the nitrogen treatment step of the water to be treated and the criterion for terminating the phosphorus treatment step as in the invention of claim 1 are the concentration of nitrate nitrogen contained in the water to be treated and the concentration of nitrite nitrogen contained therein. The determination may be made by the timer 34 built in the electrolysis controller 17 without making a determination based on the concentration of the contained ammonia nitrogen and the concentration of the contained phosphate ion, or any of the concentrations.
[0072]
Further, in addition to the above, even when the distance between the

electrodes

5 and 6 based on the output of the conductivity sensor 29 or the amount of the

electrodes

5 and 6 immersed in the water to be treated is not controlled. The invention can be realized.
[0073]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, in a wastewater treatment apparatus for treating a nitrogen compound and / or a phosphorus compound in water to be treated by an electrochemical method, at least a part is immersed in the water to be treated, At least a pair of electrodes for treating the water to be treated by a technical method, a conductivity detecting means for detecting the conductivity of the water to be treated, and the distance between the electrodes based on the output of the conductivity detecting means, or Since control means is provided for controlling the amount of immersion of the electrode in the water to be treated, the distance between the electrodes or the amount of electrode immersion in the water to be treated can be controlled based on the conductivity of the water to be treated. Become like
[0074]
Thereby, even if the voltage applied to the electrode is adjusted so that the water to be treated cannot be treated by the electrochemical method, the conductivity of the water to be treated is high when the conductivity of the water to be treated is high. Before the treatment electrolytic current rises to such an extent that the electrode itself or the water to be treated generates significant heat, the current density can be increased by increasing the distance between the electrodes or reducing the amount of immersion of the electrodes in the water to be treated. It can be reduced. Therefore, the water to be treated can be prevented from being abnormally heated and evaporated, and the danger due to heat generation of the electrode and the water to be treated can be prevented. Also in such a case, the treatment of the to-be-treated water by the electrochemical method can be continuously performed, and the treatment efficiency can be improved.
[0075]
According to the invention of claim 2, in a wastewater treatment apparatus for treating a nitrogen compound and / or a phosphorus compound in the water to be treated by an electrochemical method, at least a part is immersed in the water to be treated, At least one pair of electrodes for treating the water to be treated, a nitric acid concentration detecting means for detecting the concentration of nitrate nitrogen contained in the water to be treated, and a nitrate concentration detecting means for detecting the concentration of nitrite nitrogen contained in the water to be treated. At least one of nitric acid concentration detecting means, ammonia concentration detecting means for detecting the concentration of ammonia nitrogen contained in the water to be treated, and phosphoric acid concentration detecting means for detecting the concentration of phosphate ions contained in the water to be treated And a control means for controlling the energization of the electrode based on the output of the concentration detection means, so that the concentration of nitrate nitrogen, the concentration of nitrite nitrogen, The concentration of A nitrogen, based on the concentration of either the concentration of phosphate ions, and stops energizing the electrodes, it is possible to terminate the treatment by electrochemical technique.
[0076]
As a result, the water to be treated can be discharged to the environment without imposing a load on the environment, and the wastewater treatment can be performed effectively. Further, despite the fact that the processing of the substance to be treated in the water to be treated has been completed, it is possible to eliminate the inconvenience of energizing between the electrodes, and it is possible to efficiently perform the wastewater treatment. .
[0077]
According to the third aspect of the present invention, in a wastewater treatment apparatus for treating a nitrogen compound and / or a phosphorus compound in water to be treated by an electrochemical method, at least a part of the wastewater is immersed in the water to be treated. At least one pair of electrodes for treating the water to be treated, nitric acid concentration detecting means for detecting the concentration of nitrate nitrogen contained in the water to be treated, and nitrite for detecting the concentration of nitrite nitrogen contained in the water to be treated Concentration detecting means, ammonia concentration detecting means for detecting the concentration of ammonia nitrogen contained in the water to be treated, and at least one concentration detecting means among phosphoric acid concentration detecting means for detecting the concentration of phosphate ions contained in the water to be treated; A conductivity detecting means for detecting the conductivity of the water to be treated, and a control means. The control means controls the energization of the electrodes based on the output of the concentration detecting means. Based on the concentration of nitrate nitrogen, nitrite nitrogen, ammonia nitrogen, or phosphate ion, the power supply to the electrode is stopped, and the electrochemical process is performed. Will be able to finish.
[0078]
As a result, the water to be treated can be discharged to the environment without imposing a load on the environment, and the wastewater treatment can be performed effectively. Further, despite the fact that the processing of the substance to be treated in the water to be treated has been completed, it is possible to eliminate the inconvenience of energizing between the electrodes, and it is possible to efficiently perform the wastewater treatment. .
[0079]
In addition to this, the control device controls the distance between the electrodes or the amount of the electrodes immersed in the water to be treated based on the output of the conductivity detection means. Even if the applied voltage is adjusted to such an extent that the water to be treated cannot be treated by the method, if the conductivity of the water to be treated is high, the electrolytic current for treating the water to be treated is reduced to the electrode itself or the water to be treated. The current density can be reduced by increasing the distance between the electrodes or decreasing the amount of immersion of the electrodes in the water to be treated before the temperature rises to a value that causes significant heat generation. Therefore, the water to be treated can be prevented from being abnormally heated and evaporated, and the danger due to heat generation of the electrode and the water to be treated can be prevented. Also in such a case, the treatment of the to-be-treated water by the electrochemical method can be continuously performed, and the treatment efficiency can be improved.
[0080]
According to the fourth aspect of the present invention, a plurality of the wastewater treatment apparatuses according to the first, second or third aspects of the invention are provided, and the operation of each wastewater treatment apparatus is controlled according to the amount of the water to be treated. Even if the amount of the treated water is small or large, the treated water can be treated efficiently.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of a wastewater treatment system of the present invention.
FIG. 2 is an electric block diagram of a central control unit of the wastewater treatment device.
FIG. 3 is a diagram showing a gap distance adjusting member.
FIG. 4 is a view showing an immersion amount adjusting member.
FIG. 5 is an electric block diagram of a water treatment unit.
[Explanation of symbols]
S Wastewater treatment system
1, (1A, 1B, 1C) wastewater treatment equipment
2 Processing tank
3 outlet
4 Wastewater treatment room
5, 6 electrode
10 storage tank
11 water meter
12, 19 mm piping
13A, 13B, 13C pump
14A, 14B, 14C, 18 (18A, 18B, 18C) Solenoid valve
15 Central control unit
16 (16A, 16B, 16C) Water treatment section
17 Electrolysis controller
20mm distance adjustment member
21 Distance control unit
22 Immersion adjustment member
23 control unit
25 nitrate ion concentration sensor
26 nitrite ion concentration sensor
27 ammonium ion concentration sensor
28 ° phosphate ion concentration sensor
29 conductivity sensor
30 pH sensor
31 control panel
32 mm measuring unit
33 pH adjustment means
34 timer

Claims

In a wastewater treatment device that treats nitrogen compounds in the water to be treated and / or phosphorus compounds by an electrochemical method,
At least a part is immersed in the water to be treated, and at least one pair of electrodes for treating the water to be treated by an electrochemical method,
Conductivity detection means for detecting the conductivity of the water to be treated,
A wastewater treatment apparatus comprising: control means for controlling the distance between the electrodes or the amount of the electrodes immersed in the water to be treated, based on the output of the conductivity detection means.

In a wastewater treatment device that treats nitrogen compounds in the water to be treated and / or phosphorus compounds by an electrochemical method,
At least a part is immersed in the water to be treated, and at least one pair of electrodes for treating the water to be treated by an electrochemical method,
Nitric acid concentration detecting means for detecting the concentration of the nitrate nitrogen contained in the water to be treated, nitrite concentration detecting means for detecting the concentration of the nitrite nitrogen contained in the water to be treated, Ammonia concentration detecting means for detecting the concentration, at least one concentration detecting means of the phosphoric acid concentration detecting means for detecting the concentration of the phosphate ions contained in the water to be treated,
A wastewater treatment apparatus comprising: a control unit that controls energization of the electrode based on an output of the concentration detection unit.

In a wastewater treatment device that treats nitrogen compounds in the water to be treated and / or phosphorus compounds by an electrochemical method,
At least a part is immersed in the water to be treated, and at least one pair of electrodes for treating the water to be treated by an electrochemical method,
Nitric acid concentration detecting means for detecting the concentration of the nitrate nitrogen contained in the water to be treated, nitrite concentration detecting means for detecting the concentration of the nitrite nitrogen contained in the water to be treated, Ammonia concentration detecting means for detecting the concentration, at least one concentration detecting means of the phosphoric acid concentration detecting means for detecting the concentration of the phosphate ions contained in the water to be treated,
Conductivity detection means for detecting the conductivity of the water to be treated,
Control means,
The control means controls the energization of the electrodes based on the output of the concentration detection means, and controls the distance between the electrodes or the water to be treated by the electrodes based on the output of the conductivity detection means. A wastewater treatment device characterized by controlling the amount of immersion.

A wastewater treatment system comprising a plurality of the wastewater treatment devices according to claim 1, wherein the operation of each of the wastewater treatment devices is controlled according to an amount of the water to be treated.